TWI655311B - 成膜方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於處理容器內之被處理基板形成氮化膜的成膜方法，其包含有吸附製程及反應製程，該吸附製程將包含含有矽之氣體的前驅氣體供至處理容器內，而使前驅氣體之分子吸附於基板之表面；該反應製程將包含含有氮原子及氫原子之氣體的反應氣體供至處理容器內，並且從天線供給微波，藉此，產生反應氣體之電漿，而以所產生之電漿將吸附有前驅氣體之分子的基板之表面進行電漿處理。

Description

成膜方法
本發明之各種觀點及實施形態係有關於一種成膜方法。
快閃記憶體等元件於寫入時或刪除時，藉電子或電洞(正電洞)通過隧道絕緣膜而積存於浮閘，來記憶資訊。隨著快閃記憶體之大容量、高密度化，隧道絕緣膜使用介電係數高之氮化膜、例如SiN膜。構造缺陷少之SiN膜以例如ALD(Atomic Layer Deposition：原子層沉積)法形成。
ALD法係藉將基板暴露於前驅氣體中，而使含有要形成於基板上之薄膜的構成元素之前驅氣體吸附於基板表面。接著，藉將基板暴露於沖洗氣體中，而去除基板表面吸附過多之前驅氣體。然後，藉也對含有要形成之薄膜的構成元素之反應氣體供給射頻，而產生反應氣體之電漿，將基板暴露於所產生之電漿中，藉此，於基板上形成所期之薄膜。ALD法藉反覆進行此種製程，可於基板上形成包含前驅氣體所含之原子或分子的膜。可參照日本專利公開公報2014-135475號。
本發明之一觀點的成膜方法係於處理容器內之被處理基板形成氮化膜的成膜方法，其並包含有吸附製程及反應製程，該吸附製程將包含含有矽之氣體的前驅氣體供至該處理容器內，而使前驅氣體之分子吸附於該被處理基板之表面；該反應製程將包含含有氮原子及氫原子之氣體的反應氣體供至該處理容器內，並且從天線供給微波，藉此，產生該反應氣體之電漿，而以所產生之電漿將吸附有前驅氣體之分子的該被處理基板之表面進行電漿處理。
上述摘要僅是說明用，並非要在任何方式中特意限制。除了上述之說明態樣、實施例及特徵外，還有追加之樣態、實施例及特徵藉參照圖式及以下之詳細說明應可清楚明白。
［具體內容］
以下之詳細說明可參照構成說明書之一部分的隨附圖式。詳細說明、圖式及申請專利範圍所記載之說明的實施例並非要特意限制。在不脫離在此所示之本發明所揭示的思想或範圍下，可使用其他實施例，也可進行其他變形。
而SiN膜等絕緣膜在細微加工之形狀的控制性之觀點而言，應力性宜低。又，壓縮性高之絕緣膜其電子之移動度高。因此，從提高使用了絕緣膜之元件的動作速度之觀點而言，要求高壓縮性之絕緣膜。然而，以利用射頻電漿之ALD法成膜之SiN膜具有高延伸性。因此，不易細微加工，也不易提高絕緣膜之電子的移動度。
揭示之成膜方法係在1個實施形態中於處理容器內之被處理基板形成氮化膜的成膜方法，其並包含有吸附製程及反應製程，該吸附製程將包含含有矽之氣體的前驅氣體供至處理容器內，而使前驅氣體之分子吸附於被處理基板之表面；該反應製程將包含含有氮原子及氫原子之氣體的反應氣體供至處理容器內，並且從天線供給微波，藉此，產生反應氣體之電漿，而以所產生之電漿將吸附有前驅氣體之分子的被處理基板之表面進行電漿處理。
又，在揭示之成膜方法的一實施形態中，含有矽之氣體亦可包含含有具Si-Cl鍵之分子的氣體。
又，在揭示之成膜方法的一實施形態中，反應氣體亦可為NH3氣體及H2氣體之混合氣體。
又，在揭示之成膜方法的一實施形態中，在反應氣體中，NH3氣體之流量亦可多於H2氣體之流量。
又，在揭示之成膜方法的一實施形態中，前驅氣體亦可不含含有氫原子之氣體。
又，在揭示之成膜方法的一實施形態中，前驅氣體亦可包含含有六氯矽烷之氣體。
又，在揭示之成膜方法的一實施形態中，前驅氣體亦可包含BCl3氣體。
又，在揭示之成膜方法的一實施形態中，BCl3氣體之流量對含有矽之氣體及BCl3氣體的合計流量之比亦可為30%~50%。
又，在揭示之成膜方法的一實施形態中，處理容器亦可於被處理基板可藉載置台之旋轉而對軸線移動之圓周方向分成複數的區域，該載置台載置被處理基板且設成可以軸線為中心旋轉而使被處理基板可在軸線之周圍移動；在吸附製程中，將前驅氣體供至該複數之區域中的1個區域；在反應製程中，將反應氣體供至複數之區域中的其他區域。
又，在揭示之成膜方法的一實施形態中，反應氣體亦可為NH3氣體及H2氣體之混合氣體，載置台之轉速亦可為3~10rpm，天線之數量亦可為2或3，NH3氣體之流量亦可為100~750sccm，H2氣體之流量亦可為4300~8000sccm。
根據本發明之各種觀點及實施形態，可提供易細微加工之膜、及電子移動度高之膜。 (實施形態)
圖1係顯示成膜裝置10之一例的截面圖。圖2係顯示從上方觀看時之成膜裝置10的一例之示意圖。圖2之A-A截面為圖1。圖3及圖4係顯示圖1之軸線X的左側部分之一例的放大截面圖。圖5係顯示單元U之下面的一例之圖。圖6係顯示圖1之軸線X的右側部分之一例的放大截面圖。圖1~圖6所示之成膜裝置10主要包含有處理容器12、載置台14、第1氣體供給部16、排氣部18、第2氣體供給部20、及電漿產生部22。
如圖1所示，處理容器12具有下部構件12a及上部構件12b。下部構件12a具有上方開口之大約筒形，並形成包含用以形成處理室C之側壁及底壁的凹部。上部構件12b為具有大約筒形之蓋體，藉蓋住下部構件12a之凹部的上部開口，而形成處理室C。於下部構件12a與上部構件12b之間的外周部設用以密閉處理室C之彈性密封構件、例如O形環。
成膜裝置10於以處理容器12形成之處理室C的內部具有載置台14。載置台14藉驅動機構24以軸線X為中心驅動旋轉。驅動機構24具有馬達等驅動裝置24a及旋轉軸24b，安裝於處理容器12之下部構件12a。
旋轉軸24b以軸線X為中心軸線，延伸至處理室C之內部。旋轉軸24b藉從驅動裝置24a傳達之驅動力，以軸線X為中心旋轉。載置台14之中央部分以旋轉軸24b予以支撐。藉此，載置台14以軸線X為中心，隨著旋轉軸24b之旋轉而旋轉。此外，於處理容器12之下部構件12a與驅動機構24之間設用以密閉處理室C之例如O形環等彈性密封構件。
成膜裝置10於處理室C內部之載置台14的下方具有用以將載置於載置台14之被處理基板亦即基板W加熱的加熱器26。具體而言，加熱器26藉加熱載置台14而加熱基板W。
如圖2所示，處理容器12為以軸線X為中心軸之大約圓筒狀的容器，內部具有處理室C。於處理室C設具有噴射部16a之單元U。處理容器12以對內面施行了例如鋁陽極氧化處理或Y2O3(氧化釔)之熱噴塗處理等耐電漿處理的Al(鋁)等金屬形成。成膜裝置10於處理容器12內具有複數之電漿產生部22。
各電漿產生部22於處理容器12之上部具有輸出微波之複數天線22a-1~22a-3。在本實施形態中，各天線22a之外形為角帶有圓形之大約三角形形狀。在圖2中，於處理容器12之上部設有3個天線22a-1~22a-3，天線22a之數量不限於此，可為2個以下，亦可為4個以上。
如圖2所示，成膜裝置10具有上面有複數之基板載置區域14a的載置台14。載置台14為以軸線X為中心軸之大約圓板形構件。在載置台14之上面，複數(在圖2之例為5個)個載置基板W之基板載置區域14a以軸線X為中心形成同心圓狀。基板W配置於基板載置區域14a內，基板載置區域14a於載置台14旋轉之際，支撐基板W而使基板W不致偏移。基板載置區域14a為與大約圓形之基板W大約相同形狀的大約圓形之凹部。基板載置區域14a之凹部的直徑與載置於基板載置區域14a的基板W之直徑W1相比，大約相同。即，基板載置區域14a之凹部的直徑只要為載置之基板W可嵌合於凹部且將基板W固定成即使載置台14旋轉，基板W亦不致因離心力而從嵌合位置移動之程度即可。
成膜裝置10於處理容器12之外緣具有藉由機器人手臂等搬送裝置將基板W搬入處理室C、將基板W從處理室C搬出之閘閥G。又，成膜裝置10於載置台14之外緣的下方沿著載置台14之周緣具有排氣部22h。於排氣部22h連接排氣裝置52。成膜裝置10控制排氣裝置52之動作，從排氣孔排放處理室C內之氣體，藉此，將處理室C內之壓力維持在目標壓力。
如圖2所示，處理室C包含於以軸線X為中心之圓周上排列的第1區域R1及第2區域R2。載置於基板載置區域14a之基板W隨著載置台14之旋轉，依序通過第1區域R1及第2區域R2。在本實施形態中，圖2所示之載置台14從上觀看時，往例如順時鐘方向旋轉。
如圖3及圖4所示，第1氣體供給部16具有內側氣體供給部161、中間氣體供給部162及外側氣體供給部163。又，如圖3及圖4所示，在第1區域R1之上方，進行氣體之供給、沖洗、排氣的單元U設成與載置台14之上面面對面。單元U具有依序堆疊了第1構件M1、第2構件M2、第3構件M3、及第4構件M4之構造。單元U於處理容器12安裝成抵接處理容器12之上部構件12b的下面。
如圖3及圖4所示，於單元U形成有貫穿第2構件M2~第4構件M4之氣體供給路徑161p、氣體供給路徑162p、及氣體供給路徑163p。氣體供給路徑161p連接於上端設在處理容器12之上部構件12b的氣體供給路徑121p。前驅氣體之氣體供給源16g藉由閥161v及質量流量控制器等流量控制器161c連接於氣體供給路徑121p。又，氣體供給路徑161p之下端連接於形成在第1構件M1與第2構件M2之間且以例如O形環等彈性構件161b包圍的緩衝空間161d。於緩衝空間161d連接設在第1構件M1之內側噴射部161a的噴射口16h。
又，氣體供給路徑162p連接於上端設在處理容器12之上部構件12b的氣體供給路徑122p。氣體供給源16g藉由閥162v及流量控制器162c連接於氣體供給路徑122p。又，氣體供給路徑162p之下端連接於形成在第1構件M1與第2構件M2之間且以例如O形環等彈性構件162b包圍的緩衝空間162d。於緩衝空間162d連接設在第1構件M1之中間噴射部162a的噴射口16h。
又，氣體供給路徑163p連接於上端設在處理容器12之上部構件12b的氣體供給路徑123p。氣體供給源16g藉由閥163v及流量控制器163c連接於氣體供給路徑123p。又，氣體供給路徑163p之下端連接於形成在第1構件M1與第2構件M2之間且以例如O形環等彈性構件163b包圍的緩衝空間163d。於緩衝空間163d連接設在第1構件M1之外側噴射部163a的噴射口16h。
如圖3及圖4所示，內側氣體供給部161之緩衝空間161d、中間氣體供給部162之緩衝空間162d、及外側氣體供給部163之緩衝空間163d形成獨立之空間。又，通過各緩衝空間之前驅體氣體的流量以流量控制器161c、流量控制器162c及流量控制器163c分別獨立控制。
如圖3及圖4所示，於單元U形成貫穿第4構件M4之氣體供給路徑20r。氣體供給路徑20r連接於上端設在處理容器12之上部構件12b的氣體供給路徑12r。沖洗氣體之氣體供給源20g藉由閥20v及流量控制器20c連接於氣體供給路徑12r。
氣體供給路徑20r之下端連接於設在第4構件M4之下面與第3構件M3之上面之間的空間20d。又，於第4構件M4形成收容第1構件M1~第3構件M3之凹部。於形成凹部之第4構件M4的內側面與第3構件M3之外側面之間設間距20p。間距20p連接於空間20d。間距20p之下端具有噴射口20a之功能。
如圖3及圖4所示，於單元U形成貫穿第3構件M3及第4構件M4之排氣路徑18q。排氣路徑18q與上端設在處理容器12之上部構件12b的排氣路徑12q連接。排氣路徑12q連接於真空泵等排氣裝置34。又，排氣路徑18q連接於下端設在第3構件M3之下面與第2構件M2的上面之間的空間18d。
第3構件M3具有收容第1構件M1及第2構件M2之凹部。於構成第3構件M3具有之凹部的第3構件M3之內側面與第1構件M1及第2構件M2的外側面之間設間距18g。空間18d連接於間距18g。間距18g之下端具有排氣口18a的功能。
如圖5所示，單元U之下面、亦即與載置台14對向之面，沿著遠離軸線X之方向亦即Y軸方向，設噴射部16a。處理室C所包含之區域中與噴射部16a面對面之區域為第1區域R1。噴射部16a將前驅氣體噴射至載置台14上之基板W。如圖5所示，噴射部16a具有內側噴射部161a、中間噴射部162a及外側噴射部163a。
如圖5所示，內側噴射部161a形成於距離軸線X之距離在r1~r2之範圍的環狀區域中單元U之下面所包含的區域亦即內側環狀區域A1內。又，中間噴射部162a形成於距離軸線X之距離在r2~r3之範圍的環狀區域中單元U之下面所包含的區域亦即中間環狀區域A2內。又，外側噴射部163a形成於距離軸線X之距離在r3~r4之範圍的環狀區域中單元U之下面所包含的區域亦即外側環狀區域A3內。
如圖5所示，形成於單元U之下面的噴射部16a從在Y軸方向延伸之範圍r1至r4的長度L比起直徑W1之基板W通過Y軸之長度，在軸線X側之方向長預定距離△L以上，在軸線X側之反方向長預定距離△L以上。
如圖5所示，內側噴射部161a、中間噴射部162a、及外側噴射部163a具有複數之噴射口16h。可將前驅氣體從各噴射口16h噴射至第1區域R1。從內側噴射部161a、中間噴射部162a、及外側噴射部163a之各噴射口16h噴射至第1區域R1之前驅氣體的流量分別以流量控制器161c、162c、及流量控制器163c獨立地控制。藉將前驅氣體供至第1區域R1，前驅氣體之原子或分子可吸附於通過第1區域R1之基板W的表面。前驅氣體可使用包含具有Si-Cl鍵之分子的氣體。包含具有Si-Cl鍵之分子的氣體可使用例如DCS(二氯矽烷)、一氯甲矽烷、三氯矽烷、六氯矽烷、四氯化矽等氣體。又，除此之外，前驅氣體還可使用例如SiH4(甲矽烷)氣體等含有矽之氣體。
如圖3及圖4所示，在第1區域R1之上方，排氣部18之排氣口18a設成與載置台14之上面面對面。如圖5所示，排氣口18a於單元U之下面形成為包圍噴射部16a之周圍。排氣部18藉真空泵等排氣裝置34之動作，藉由排氣口18a排放處理室C內之氣體。
如圖3及圖4所示，在第1區域R1之上方，第2氣體供給部20之噴射口20a設成與載置台14之上面面對面。如圖5所示，噴射口20a於單元U之下面形成為包圍排氣口18a之周圍。第2氣體供給部20藉由噴射口20a將沖洗氣體噴射至第1區域R1。以第2氣體供給部20噴射之沖洗氣體為例如Ar(氬)等惰性氣體。藉將沖洗氣體噴射至基板W之表面，可將基板W吸附過多之前驅氣體的原子或分子(殘留氣體成分)從基板W去除。藉此，可於基板W之表面形成吸附有前驅氣體之原子或分子的原子層或分子層。
單元U從噴射口20a噴射沖洗氣體，從排氣口18a沿著載置台14之表面排放沖洗氣體。藉此，單元U可抑制供至第1區域R1之前驅氣體漏出至第1區域R1外。又，單元U藉從噴射口20a噴射沖洗氣體後從排氣口18a沿著載置台14之面排放沖洗氣體，而抑制供至第2區域R2之反應氣體或反應氣體之自由基等侵入第1區域R1內。即，單元U藉從第2氣體供給部20噴射沖洗氣體及從排氣部18排氣，可分離第1區域R1及第2區域R2。
如圖6所示，成膜裝置10於在第2區域R2之上方的上部構件12b之開口AP具有設成與載置面14之上面面對面的電漿產生部22。電漿產生部22具有天線22a、將微波供至天線22a之同軸導波管22b、將反應氣體供至第2區域R2之反應氣體供給部22c。在本實施形態中，於上部構件12b形成例如3個開口AP，成膜裝置10具有例如3個天線22a-1~22a-3。
電漿產生部22從天線22a及同軸導波管22b將微波供至第2區域R2，並從反應氣體供給部22c將反應氣體供至第2區域R2，藉此，在第2區域R2，產生反應氣體之電漿。接著，電漿產生部22對吸附在基板W之表面的原子層或分子層施行電漿處理。在本實施形態中，反應氣體可使用含有氮原子及氫原子之氣體，電漿產生部22使吸附在基板W之原子層或分子層氮化。反應氣體可使用例如N2(氮)氣體與H2(氫)氣體之混合氣體或NH3(氨)氣體與H2氣體之混合氣體等。
如圖6所示，電漿產生部22之天線22a配置成氣密而將開口AP封閉。天線22a具有頂板、槽板42、及慢波板44。頂板40為以介電體形成且角呈圓形之大約正三角形構件，以例如氧化鋁陶瓷等形成。頂板40以上部構件12b支撐成其下面從形成於處理容器12之上部構件12b的開口AP露出至第2區域R2。
於頂板40之上面設槽板42。槽板42為形成大約正三角形之板狀金屬製構件。於槽板42形成有複數之槽對。各槽對包含相互垂直相交之2個槽孔。
於槽板42之上面設有慢波板44。慢波板44以例如氧化鋁陶瓷等介電體，形成大約正三角形。於慢波板44設用以配置同軸導波管22b之外側導體62b的大約圓筒形開口。
於慢波板44之上面設金屬製冷卻板46。冷卻板46藉在形成於其內部之流路流通的冷媒，藉由慢波板44，冷卻天線22a。冷卻板46以圖中未示之彈簧等按壓在慢波板44之上面，冷卻板46之下面與慢波板44之上面密合。
同軸導波管22b具有內側導體62a及外側導體62b。內側導體62a從天線22a之上方貫穿慢波板44之開口及槽板42之開口。外側導體62b設成在內側導體62a之外周面與外側導體62b之內周面之間隔著間隙來包圍內側導體62a。外側導體62b之下端連接於冷卻板46之開口部。此外，天線22a亦可具有電極之功能。或者，亦可將設於處理容器12內之電極用來作為天線22a。
成膜裝置10具有導波管60及微波產生器68。微波產生器68所產生之例如約2.45GHz的微波藉由導波管60，傳遞至同軸導波管22b，而在內側導體62a與外側導體62b之間隙傳遞。接著，在慢波板44內傳遞之微波從槽板42之槽孔傳遞至頂板40，再從頂板40放射至第2區域R2。
從反應氣體供給部22c將反應氣體供至第2區域R2。反應氣體供給部22c如圖2所示，具有複數之內側噴射口50b及複數之外側噴射口51b。如圖6所示，各內側噴射口50b藉由閥50v及質量流量控制器等流量控制部50c，連接於反應氣體之氣體供給源50g。如圖6所示，各內側噴射口50b設於處理容器12之上部構件12b的下面。
各內側噴射口50b藉由閥50v及流量控制部50c將從氣體供給源50g供給之反應氣體朝遠離軸線X之方向、例如與載置於載置台14之基板載置區域14a的基板W之面平行的方向，噴射至天線22a之下方的第2區域R2。
各外側噴射口51b藉由閥51v及質量流量控制器等流量控制部51c，連接於反應氣體之氣體供給源50g。如圖6所示，各外側噴射口51b設於處理容器12之上部構件12b的下面。各外側噴射口51b藉由閥51v及流量控制部51c將從氣體供給源50g供給之反應氣體往接近軸線X之方向、例如與載置於載置台14之基板載置區域14a的基板W之面平行的方向噴射反應氣體。
又，在本實施形態中，從內側噴射口50b及外側噴射口51b噴射之反應氣體的流量以流量控制部50c及流量控制部51c分別獨立地控制。再者，流量控制部50c及流量控制部51c亦可依各天線22a而設，從內側噴射口50b及外側噴射口51b噴射之反應氣體的流量亦可依各天線22a獨立地控制。
電漿產生部22藉複數之內側噴射口50b及複數之外側噴射口51b，將反應氣體供至第2區域R2，並藉天線22a對第2區域R2放射微波。藉此，電漿產生部22在第2區域R2產生反應氣體之電漿。接著，載置於載置台14上之被處理基板亦即基板W藉載置台14之旋轉，通過在第2區域R2中產生之反應氣體的電漿下方。如此，藉於被處理基板之正上方產生包含氫之氣體的電漿，可以高密度之氫電漿，去除作為雜質而混入至氮化膜之Cl。藉此，可於被處理基板上形成雜質成分少的膜。雜質成分少之膜呈現壓縮性。
如圖2所示，於載置台14之周緣設排氣部22h。如圖6所示，排氣部22h具有上部開口之溝部222、設於溝部222之上部的蓋部221。溝部222連接於排氣裝置52。蓋部221在例如圖2所示之排氣區域220h，具有複數之排氣孔。
又，在外側噴射口51b之下方且在蓋部221上設間隔件220。如圖6所示，間隔件220具有與從蓋部221之上面至載置台14之上面的高度大約相同之厚度。間隔件220抑制在外側噴射口51b之下方，因載置台14與蓋部221之階差而產生的氣體之流速的增加。
排氣部22h在各排氣區域220h，藉排氣裝置52之動作，從設於蓋部221之複數的排氣孔藉由溝部222排放處理室C內之氣體。此外，設在蓋部221之排氣孔調整設於各排氣區域220h之排氣孔的位置、大小及數量以使各排氣區域220h之排氣量大約相同。
如圖1所示，成膜裝置10包含有用以控制成膜裝置10之各構成要件的控制部70。控制部70亦可為具有CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)等控制裝置、記憶體等記憶裝置、輸入輸出裝置等之電腦。控制部70藉CPU根據記憶於記憶體之控制程序運作，而控制成膜裝置10之各構成要件。
控制部70將控制載置台14之旋轉速度的控制信號發送至驅動裝置24a。又，控制部70將控制基板W之溫度的控制信號發送至連接於加熱器26的電源。又，控制部70將控制前驅氣體之流量的控制信號發送至閥161v~163v及流量控制器161c~163c。又，控制部70將控制連接於排氣口18a之排氣裝置34的排氣量之控制信號發送至排氣裝置34。
又，控制部70將控制沖洗氣體之流量的控制信號發送至閥20v及流量控制器20c。又，控制部70將控制微波之發送電力的控制信號發送至微波產生器68。又，控制部70將控制反應氣體之流量的控制信號發送至閥50v、閥51v、流量控制部50c、及流量控制部51c。又，控制部70將控制排氣部22h之排氣量的控制信號發送至排氣裝置52。
藉如上述構成之成膜裝置10，從第1氣體供給部16將前驅氣體噴射至藉載置台14之旋轉而移動的基板W上，並藉第2氣體供給部20將吸附過多之前驅氣體從基板W去除。接著，將藉載置台14之旋轉而移動的基板W暴露於藉電漿產生部22而產生之反應氣體的電漿。藉以載置台14之旋轉反覆對基板W進行上述動作，成膜裝置10可於基板W形成預定厚度之膜。 ［實施例1］
以下，利用使用圖1~圖6所說明之成膜裝置10，於矽等基板W上形成作為氮化膜之SiN膜，進行了測量所形成之SiN膜的應力之實驗。首先，進行了改變載置台14之旋轉速度來測量SiN膜之應力的實驗。在實驗中，令供至第2區域R2之NH3氣體的流量及H2氣體之流量分別為750sccm及4300sccm，並從天線22a-2及22a-3將微波供至第2區域R2。此外，未使用天線22a-1。又，電漿處理之基板W的溫度為500℃，前驅氣體使用DCS氣體。
圖7係顯示改變了載置台14之旋轉速度時的SiN膜之應力的測量結果之一例的圖。如圖7所示，載置台14之旋轉速度為10rpm時，SiN膜之應力為+506MPa(延伸性)。又，載置台14之旋轉速度為5rpm時，SiN膜之應力為+413MPa(延伸性)。又，載置台14之旋轉速度為3rpm時，SiN膜之應力為+331MPa(延伸性)。
從圖7所示之測量結果可知，隨著載置台14之旋轉速度降低，SiN膜之延伸性的應力有降低之傾向。此係因表面吸附有DCS氣體之分子的基板W因載置台14之旋轉速度降低而暴露於NH3氣體及H2氣體之電漿的時間增長之故。藉此，從SiN膜拔除許多氯原子及氫原子等雜質，而形成了雜質少且膜密度高之SiN膜。
圖8係顯示使用本實施形態之成膜裝置10而成膜的SiN膜之WER與應力的關係之一例的圖。WER(Wet Etching Rate：濕蝕刻速率)係指將實驗樣品浸漬於預定濃度之DHF(Diluted HydroFluoric acid：稀氫氟酸)預定時間，而測量了DHF之蝕刻速率。WER顯示值越小，耐蝕刻性越高，且膜密度越高。
參照圖8，可知SiN膜之延伸性應力越少、或者壓縮性應力越多，SiN膜之WER便越低、亦即膜密度便越高。膜密度提高等同於壓縮性應力增加。此外，因SiN膜之密度提高，SiN膜中之原子間的距離縮短，電子之移動度提高。
在此，當使載置台14之旋轉速度降低時，SiN膜之成膜速度亦降低，生產性便降低。因此，為了使SiN膜之延伸性的應力降低或者使壓縮性之應力增加，同時維持某程度之生產性，載置台14之旋轉速度宜在例如3~100rpm之範圍內。
接著，進行了改變供給微波之天線22a的數量來測量SiN膜之應力的實驗。在本實驗中，令載置台14之旋轉速度為10rpm。又，在本實驗中，基板W之溫度、前驅氣體之類別、NH3氣體及H2氣體之流量與圖7所示之實驗相同。圖9係顯示改變了供應微波之天線22a的數量時之SiN膜的應力之測量結果的一例之圖。
此外，在本實施形態中，於成膜裝置10設有3個天線22a-1~22a-3，在圖9所示之實驗中，使用2個天線22a時，不使用在載置台14之旋轉方向與單元U相鄰配置之天線22a-1，而是使用配置於載置台14之旋轉方向更下游側的天線22a-2及天線22a-3。又，在圖9所示之實驗中，使用1個天線22a時，不使用天線22a-1及22a-2，而是使用天線22a-3。
如圖9所示，天線22a之數量為1時，SiN膜之應力為+704MPa(延伸性)。又，天線22a之數量為2時，SiN膜之應力為+506MPa(延伸性)。又，天線22a之數量為3時，SiN膜之應力為-62MPa(壓縮性)。
從圖9所示之測量結果可知，隨著天線22a之數量增加，SiN膜之延伸性應力降低，若天線22a之數量為3，則SiN膜之應力為壓縮性。此是因天線22a之數量增加，供給之微波的電力便會增加，而在電漿中，NH3氣體及H2氣體之元素的解離會提高之故。藉此，因NH3氣體及H2氣體之離子或自由基，吸附有DCS氣體之元素的基板W表面之反應速度提高，SiN膜中之氯原子及氫原子等雜質被拔除更多，而形成膜密度高之SiN膜。又，因膜密度提高，SiN膜之應力呈現壓縮性之傾向。
此外，在圖9之測量結果中，當天線22a之數量為3時，SiN膜之應力大小低，呈現壓縮性。因此，從提高細微化之形狀的控制性、提高SiN膜中之電子移動度的觀點而言，在圖9所示之測量結果中，天線22a之數量宜為3。然而，從刪減程序之耗費電力的觀點而言，若可以其他條件使SiN膜之應力降低，天線22a之數量亦可為2。
接著，進行了改變NH3氣體之流量來測量SiN膜之實驗。在本實驗中，令載置台14之旋轉速度為10rpm，並使用了2個天線22a-2及22a-3。又，在本實驗中，基板W之溫度、前驅氣體之類別、H2氣體之流量與圖7所示之實驗相同。圖10係顯示改變了NH3氣體之流量時的SiN膜之應力的測量結果之一例的圖。
如圖10所示，NH3氣體之流量為250sccm時，SiN膜之應力為+338MPa(延伸性)。又，NH3氣體之流量為500sccm時，SiN膜之應力為+440MPa(延伸性)。又，NH3氣體之流量為750sccm時，SiN膜之應力為+506MPa(延伸性)。
從圖10所示之測量結果可知，隨著使NH3氣體之流量降低，SiN膜之延伸性應力降低。此係因隨著NH3氣體之流量降低，NH3在電漿中充分解離，氮原子及氫原子以N-H鍵結之狀態被取入SiN膜中的比例降低之故。藉此，SiN膜中之氫原子的濃度降低，而形成膜密度高之SiN膜。
在此，當使NH3氣體之流量降低時，SiN膜之成膜速度便也降低，而生產性便降低。因此，為了使SiN膜之延伸性應力降低，同時維持某程度之生產性，NH3氣體之流量宜在例如100~2300sccm之範圍內，較佳為100~750sccm之範圍內。
接著，進行了改變H2氣體之流量來測量SiN膜之應力的實驗。在本實驗中，令載置台14之旋轉速度為10rpm，並且使用了2個天線22a-2及22a-3。又，在本實驗中，基板W之溫度、前驅氣體之類別、NH3氣體之流量與圖7所示之實驗相同。圖11係顯示改變了H2氣體之流量時的SiN膜之應力的測量結果之一例的圖。
如圖11所示，H2氣體之流量為4300sccm時，SiN膜之應力為+506MPa(延伸性)。又，H2氣體之流量為8000sccm時，SiN膜之應力為+424MPa(延伸性)。
從圖11所示之測量結果可知，隨著使H2氣體之流量增加，SiN膜之延伸性應力降低。此是因隨著H2氣體之流量增加，氯原子形成為HCl氣體而從吸附有DCS氣體之元素的基板W之表面脫離的比例增加之故。因此，SiN膜中之氯原子的濃度降低，而形成膜密度高之SiN膜。惟，當使H2氣體之流量增加時，氣體成本便也增加。因此，從抑制成本之增加的觀點而言，H2氣體之流量為例如1500~8000sccm之範圍內，較佳為4300~8000sccm之範圍內。此外，H2氣體之流量宜多於NH3氣體之流量。
接著，從圖7、圖9、圖10、及圖11所示之測量結果的傾向，檢討了數個使SiN膜之應力降低或往壓縮性之方向增加的條件。圖12係顯示成膜條件與SiN膜之應力的關係之一例的圖。
在圖12中，條件1為使用2個天線22a(天線22a-2及22a-3)、令NH3氣體之流量為100sccm、令H2氣體之流量為8000sccm、令載置台14之旋轉速度為10rpm的成膜條件。又，條件2為使用3個天線22a、令NH3氣體之流量為100sccm、令H2氣體之流量為8000sccm、令載置台14之旋轉速度為10rpm的成膜條件。又，條件3為使用3個天線22a、令NH3氣體之流量為100sccm、令H2氣體之流量為8000sccm、令載置台14之旋轉速度為3rpm的成膜條件。此外，條件1至3任一條件，電漿處理之基板W的溫度皆為500℃，前驅氣體皆使用DCS氣體。
如圖12所示，為條件1時，SiN膜之應力為+47MPa(延伸性)。又，為條件2時，SiN膜之應力為-162MPa(壓縮性)。又，為條件3時，SiN膜之應力為-443MPa(壓縮性)。
參照圖12，若為條件1，SiN膜之應力為接近0之值。因此，藉在條件1形成SiN膜，成膜裝置10可提供可易控制細微加工之形狀的SiN膜。
又，若為條件3，SiN膜之應力為高壓縮性。因此，藉在條件3中，形成SiN膜，可形成膜密度高之SiN膜。因膜密度增高，SiN膜中之原子間的距離縮短，電子之移動度增高。是故，藉在條件3中形成SiN膜，成膜裝置10可提供電子之移動度高的SiN膜。
以上，就實施例1作了說明。本實施例之成膜裝置10藉控制載置台14之旋轉速度、天線22a之數量、NH3氣體之流量、及H2氣體之流量，可提供應力低之SiN膜、或壓縮性應力高之SiN膜。特別是本實施例之成膜裝置10藉在條件1中形成SiN膜，可提供易控制細微加工之形狀的SiN膜。又，本實施例之成膜裝置10藉在條件3中形成SiN膜，可提供電子移動度高之SiN膜。 ［實施例2］
在本實施例中，前驅氣體使用六氯矽烷取代DCS氣體來形成SiN膜之點與實施例1不同。以下，利用使用圖1~圖6所說明之成膜裝置10，於矽等基板W上形成SiN膜作為氮化膜，進行了測量所形成之SiN膜的應力之實驗。
圖13係顯示前驅氣體使用六氯矽烷時之成膜條件與SiN膜之應力的關係之一例的圖。圖13所示之條件1及條件3除了前驅氣體使用六氯矽烷取代DCS氣體外，其餘與圖12所示之條件1及條件3相同。
如圖13所示，為條件1時，SiN膜之應力為-40.53MPa(壓縮性)。又，為條件3時，SiN膜之應力為-922MPa(壓縮性)。前驅氣體使用六氯矽烷時，比起在條件1及條件3兩者，前驅氣體皆使用DCS之情形(參照圖12)，SiN膜之應力往壓縮性之方向增加。
六氯矽烷氣體未含氫原子。因此，藉將表面吸附有六氯矽烷氣體之元素的基板W暴露於NH3氣體及H2氣體之電漿中，氯原子形成為HCl氣體而從基板W之表面脫離後，便形成膜密度高之SiN膜。藉此，呈現了SiN膜之應力高的壓縮性。
從圖13之測量結果可明瞭，藉使用六氯矽烷作為前驅氣體，比起前驅氣體使用DCS氣體之情形，成膜裝置10可提供更高之壓縮性的SiN膜。藉此，成膜裝置10可提供電子之移動度更高的SiN膜。 ［實施例3］
在本實施例中，使用DCS氣體與含有硼原子之氣體的混合氣體作為前驅氣體來形成氮化膜之點與實施例1及2不同。在本實施例中，含有硼原子之氣體使用了BCl3氣體。以下，利用使用圖1~圖6所說明之成膜裝置10，於矽等基板W上形成氮化膜，進行了測量所形成之氮化膜的應力之實驗。
圖14係顯示前驅氣體使用DCS氣體及BCl3氣體之混合氣體時的成膜條件與氮化膜之應力的關係之一例的圖。圖14之橫軸顯示BCl3氣體的流量對DCS氣體及BCl3氣體之流量總和的比例。圖14所示之條件1及條件3除了使用DCS氣體及BCl3氣體之混合氣體作為前驅氣體外，其餘與圖12所示之條件1及條件3相同。
如圖14所示，在條件1及條件3中，皆可看出隨著使BCl3氣體之比例增加，氮化膜之應力往壓縮性之方向增加的傾向。又，如圖14所示，在條件3中所形成之氮化膜可看出具有高於在條件1中形成之氮化膜的壓縮性之傾向。又，在條件3中，令BCl3氣體之比例為39%時，氮化膜之壓縮性應力為-1787MPa。進而，可知使BCl3氣體之比例在40%附近變化時，當BCl3氣體之比例為30%~50%，氮化膜之應力往壓縮方向增加至約-1.8GPa。
此外，使用X光光電子能譜儀(XPS)，分析所形成之氮化膜的組成後，在條件3，令BCl3氣體之比例為0%而形成之氮化膜包含了約40%左右的矽原子。另一方面，在條件3中，令BCl3氣體之比例為39%而形成之氮化膜包含約2%左右的矽原子，且包含約40%左右之硼原子。從此分析結果可知，當於DCS氣體添加BCl3氣體時，形成之氮化膜所包含之矽原子的比例會減少，所減少之矽原子置換成了硼原子。
從圖14之測量結果可明瞭，藉使用DCS氣體與含有硼原子之氣體的混合氣體作為前驅氣體，比起使用不含含有硼原子之氣體的前驅氣體時，可提供更高之壓縮性的氮化膜。又，藉將混合氣體之BCl3氣體之比例控制在例如30%~50%的範圍內，可使氮化膜之應力往壓縮方向增加至約-1.8GPa。
以上，就一實施形態作了說明。此外，本發明不限於上述實施形態，在其要旨之範圍內，可進行多種變形。
舉例而言，在上述實施形態中，成膜裝置10係以使用圖1~圖6之半批式成膜裝置10為例來說明，但本發明不限於此。只要為使用微波電漿之ALD方式的成膜裝置，不論是例如單片式或批式成膜裝置，皆可適用本發明之成膜方法。
又，在上述實施例2中，使用六氯矽烷氣體作為前驅氣體而形成了SiN膜，在上述實施例3中，則使用DCS氣體與含有硼原子之氣體的混合氣體作為前驅氣體而形成了氮化膜，本發明不限於此。舉例而言，亦可使用六氯矽烷氣體與含有硼原子之氣體(例如BCl3氣體)之混合氣體作為前驅氣體來形成氮化膜。此時，只要BCl3氣體之流量對六氯矽烷氣體等含矽的氣體與BCl3氣體之合計流量的比為30%~50%，便可使形成之氮化膜的應力往壓縮方向增大。
從上述內容應可理解，本發明之各實施例是為了說明而記載，而各種變形可在不脫離本發明之範圍及思想下進行。因而，揭示於此之各種實施例並不是用來限制下述各申請專利範圍所指定之本質上的範圍及思想。
10‧‧‧成膜裝置
12‧‧‧處理容器
12a‧‧‧下部構件
12b‧‧‧上部構件
12q‧‧‧排氣路徑
12r‧‧‧氣體供給路徑
14‧‧‧載置台
14a‧‧‧基板載置區域
16‧‧‧第1氣體供給部
16a‧‧‧噴射部
16g‧‧‧氣體供給源
16h‧‧‧噴射口
18‧‧‧排氣部
18a‧‧‧排氣口
18d‧‧‧空間
18g‧‧‧間距
18q‧‧‧排氣路徑
20‧‧‧第2氣體供給部
20a‧‧‧噴射口
20c‧‧‧流量控制器
20d‧‧‧空間
20g‧‧‧氣體供給源
20p‧‧‧間距
20r‧‧‧氣體供給路徑
20v‧‧‧閥
22‧‧‧電漿產生部
22a‧‧‧天線
22a-1‧‧‧天線
22a-2‧‧‧天線
22a-3‧‧‧天線
22b‧‧‧同軸導波管
22c‧‧‧反應氣體供給部
22h‧‧‧排氣部
24‧‧‧驅動機構
24a‧‧‧驅動裝置
24b‧‧‧旋轉軸
26‧‧‧加熱器
34‧‧‧排氣裝置
40‧‧‧頂板
42‧‧‧槽板
44‧‧‧慢波板
46‧‧‧冷卻板
50b‧‧‧內側噴射口
50c‧‧‧流量控制部
50g‧‧‧氣體供給源
50v‧‧‧閥
51b‧‧‧外側噴射口
51c‧‧‧流量控制部
51v‧‧‧閥
52‧‧‧排氣裝置
60‧‧‧導波管
62a‧‧‧內側導體
62b‧‧‧外側導體
68‧‧‧微波產生器
70‧‧‧控制部
121p‧‧‧氣體供給路徑
122p‧‧‧氣體供給路徑
123p‧‧‧氣體供給路徑
161‧‧‧內側氣體供給部
161a‧‧‧內側噴射部
161b‧‧‧彈性構件
161c‧‧‧流量控制器
161d‧‧‧緩衝空間
161p‧‧‧氣體供給路徑
161v‧‧‧閥
162‧‧‧中間氣體供給部
162a‧‧‧中間噴射部
162b‧‧‧彈性構件
162c‧‧‧流量控制器
162d‧‧‧緩衝空間
162p‧‧‧氣體供給路徑
162v‧‧‧閥
163‧‧‧外側氣體供給部
163a‧‧‧外側噴射部
163b‧‧‧彈性構件
163c‧‧‧流量控制器
163d‧‧‧緩衝空間
163p‧‧‧氣體供給路徑
163v‧‧‧閥
220‧‧‧間隔件
220h‧‧‧排氣區域
221‧‧‧蓋部
222‧‧‧溝部
A1‧‧‧內側環狀區域
A2‧‧‧中間環狀區域
A3‧‧‧外側環狀區域
AP‧‧‧開口
C‧‧‧處理室
L‧‧‧長度
ΔL‧‧‧預定距離
M1‧‧‧第1構件
M2‧‧‧第2構件
M3‧‧‧第3構件
M4‧‧‧第4構件
R1‧‧‧第1區域
R2‧‧‧第2區域
r1‧‧‧距離
r2‧‧‧距離
r3‧‧‧距離
r4‧‧‧距離
U‧‧‧單元
W‧‧‧基板
W1‧‧‧基板之直徑
X‧‧‧軸線
Y‧‧‧軸
圖1係顯示成膜裝置之一例的截面圖。
圖2係顯示從上方觀看時之成膜裝置的一例之示意圖。
圖3係顯示圖1之軸線X的左側部份之一例的放大截面圖。
圖4係顯示圖1之軸線X的左側部份之一例的放大截面圖。
圖5係顯示單元U之下面的一例之圖。
圖6係顯示圖1之軸線X的右側部份之一例的放大截面圖。
圖7係顯示改變了載置台之旋轉速度時的SiN膜之應力的測量結果之一例的圖。
圖8係顯示使用本實施形態之成膜裝置而形成的SiN膜之WER與應力的關係之一例的圖。
圖9係顯示改變了供給微波之天線數量時的SiN膜之應力的測量結果之一例的圖。
圖10係顯示改變了NH3氣體之流量時的SiN膜之應力的測量結果之一例的圖。
圖11係顯示改變了H2氣體之流量時的SiN膜之應力的測量結果之一例的圖。
圖12係顯示成膜條件與SiN膜之應力的關係之一例的圖。
圖13係顯示前驅氣體使用六氯矽烷時之成膜條件與SiN膜的應力之關係的一例之圖。
圖14係顯示前驅氣體使用DCS氣體及BCl3氣體之混合氣體時的成膜條件與氮化膜之應力的關係之一例的圖。

Claims (6)

  1. 一種成膜方法，其於處理容器內之被處理基板形成氮化膜，並包含有下列製程：吸附製程，其將包含含有矽之氣體以及BCl3氣體的前驅氣體供至該處理容器內，而使前驅氣體之分子吸附於該被處理基板之表面，其中BCl3氣體之流量對該含有矽之氣體與BCl3氣體的合計流量之比為30%~50%；及反應製程，其將包含含有氮原子及氫原子之氣體的反應氣體供至該處理容器內，並且從天線供給微波，藉此，於該被處理基板之正上方產生該反應氣體之電漿，而以所產生之電漿將吸附有前驅氣體之分子的該被處理基板之表面進行電漿處理，其中，該反應氣體為NH3氣體及H2氣體之混合氣體。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜方法，其中，該含有矽之氣體包含含有具Si-Cl鍵之分子的氣體。
  3. 如申請專利範圍第1項之成膜方法，其中，該前驅氣體不含含有氫原子之氣體。
  4. 如申請專利範圍第1項之成膜方法，其中，該前驅氣體包含含有六氯矽烷之氣體。
  5. 如申請專利範圍第1項之成膜方法，其中，將用來載置該被處理基板之載置台設成可以一軸線為中心旋轉而使該被處理基板可在該軸線之周圍移動，在該被處理基板相對於該軸線而移動之圓周方向上將該處理容器分成複數的區域；在該吸附製程中，將該前驅氣體供至該複數之區域中的1個區域；在該反應製程中，將該反應氣體供至該複數之區域中的其他區域。
  6. 如申請專利範圍第5項之成膜方法，其中，該反應氣體為NH3氣體及H2氣體之混合氣體，該載置台之轉速為3~10rpm，該天線之數量為2或3，該NH3氣體之流量為100~750sccm，該H2氣體之流量為4300~8000sccm。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6305314B2 (ja) * 2014-10-29 2018-04-04 東京エレクトロン株式会社 成膜装置およびシャワーヘッド
JP6608332B2 (ja) * 2016-05-23 2019-11-20 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
US10151029B2 (en) 2016-08-08 2018-12-11 Tokyo Electron Limited Silicon nitride film forming method and silicon nitride film forming apparatus
JP6832785B2 (ja) 2016-08-08 2021-02-24 東京エレクトロン株式会社 シリコン窒化膜の成膜方法および成膜装置
US10748745B2 (en) 2016-08-16 2020-08-18 Applied Materials, Inc. Modular microwave plasma source
JP6890476B2 (ja) * 2016-11-24 2021-06-18 東京エレクトロン株式会社 シリコン含有膜の形成方法
CN106602270A (zh) * 2016-12-16 2017-04-26 西安科锐盛创新科技有限公司 SPiN二极管可重构等离子套筒偶极子天线
JP6749258B2 (ja) 2017-01-31 2020-09-02 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波プラズマ源、マイクロ波プラズマ処理装置、およびプラズマ処理方法
US10707058B2 (en) 2017-04-11 2020-07-07 Applied Materials, Inc. Symmetric and irregular shaped plasmas using modular microwave sources
US11037764B2 (en) 2017-05-06 2021-06-15 Applied Materials, Inc. Modular microwave source with local Lorentz force
JP6988629B2 (ja) * 2018-03-26 2022-01-05 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
US10504699B2 (en) 2018-04-20 2019-12-10 Applied Materials, Inc. Phased array modular high-frequency source
US11393661B2 (en) 2018-04-20 2022-07-19 Applied Materials, Inc. Remote modular high-frequency source
US11081317B2 (en) 2018-04-20 2021-08-03 Applied Materials, Inc. Modular high-frequency source
JP7247813B2 (ja) * 2019-08-20 2023-03-29 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
JP7285761B2 (ja) 2019-11-06 2023-06-02 東京エレクトロン株式会社 処理方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060099826A1 (en) * 2004-11-09 2006-05-11 Elpida Memory, Inc. Method of forming an insulation film and semiconductor device having the insulation film
US20080054228A1 (en) * 2004-06-29 2008-03-06 Chakravarti Ashima B Doped nitride film, doped oxide film and other doped films
US20120177841A1 (en) * 2010-09-24 2012-07-12 Applied Materials, Inc. Low Temperature Silicon Carbide Deposition Process
US20140170858A1 (en) * 2012-12-13 2014-06-19 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and non-transitory computer-readable recording medium
US20140193983A1 (en) * 2013-01-10 2014-07-10 Adrien Lavoie APPARATUSES AND METHODS FOR DEPOSITING SiC/SiCN FILMS VIA CROSS-METATHESIS REACTIONS WITH ORGANOMETALLIC CO-REACTANTS
US20140273531A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Asm Ip Holding B.V. Si PRECURSORS FOR DEPOSITION OF SiN AT LOW TEMPERATURES

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6872645B2 (en) * 2002-04-02 2005-03-29 Nanosys, Inc. Methods of positioning and/or orienting nanostructures
JP4179311B2 (ja) * 2004-07-28 2008-11-12 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
JP2007281082A (ja) * 2006-04-04 2007-10-25 Tokyo Electron Ltd 成膜方法及び成膜装置並びに記憶媒体
US7651961B2 (en) * 2007-03-30 2010-01-26 Tokyo Electron Limited Method for forming strained silicon nitride films and a device containing such films
KR101657341B1 (ko) * 2011-04-25 2016-09-13 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 성막 방법
JP5882777B2 (ja) * 2012-02-14 2016-03-09 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
WO2013137115A1 (ja) * 2012-03-15 2013-09-19 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
JP6001940B2 (ja) * 2012-07-11 2016-10-05 東京エレクトロン株式会社 パターン形成方法及び基板処理システム
JP5883154B2 (ja) * 2012-10-11 2016-03-09 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
JP5839606B2 (ja) * 2013-02-26 2016-01-06 東京エレクトロン株式会社 窒化膜を形成する方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080054228A1 (en) * 2004-06-29 2008-03-06 Chakravarti Ashima B Doped nitride film, doped oxide film and other doped films
US20060099826A1 (en) * 2004-11-09 2006-05-11 Elpida Memory, Inc. Method of forming an insulation film and semiconductor device having the insulation film
US20120177841A1 (en) * 2010-09-24 2012-07-12 Applied Materials, Inc. Low Temperature Silicon Carbide Deposition Process
US20140170858A1 (en) * 2012-12-13 2014-06-19 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and non-transitory computer-readable recording medium
US20140193983A1 (en) * 2013-01-10 2014-07-10 Adrien Lavoie APPARATUSES AND METHODS FOR DEPOSITING SiC/SiCN FILMS VIA CROSS-METATHESIS REACTIONS WITH ORGANOMETALLIC CO-REACTANTS
US20140273531A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Asm Ip Holding B.V. Si PRECURSORS FOR DEPOSITION OF SiN AT LOW TEMPERATURES

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