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    • 专利摘要:
    一種形成非晶矽膜之方法包含：藉由加熱基底並供應胺基矽烷基氣體至加熱之該基底而使該基底的表面上形成晶種層、藉由加熱基底並供應不含胺基之矽烷基氣體至加熱之該基底的表面上之晶種層而使該晶種層上形成具有層生長厚度之非晶矽膜、以及藉由蝕刻具有層生長厚度之非晶矽膜來減少該非晶矽膜的膜厚度。
    公开号:TW201310505A
    申请号:TW101126072
    申请日:2012-07-19
    公开日:2013-03-01
    发明作者:Akinobu Kakimoto；Satoshi Takagi；Kazumasa Igarashi
    申请人:Tokyo Electron Ltd；
    IPC主号:H01L21-00
    专利说明:
    非晶矽膜之形成方法與設備【相關申請案的交互參照】
    本申請案主張在日本專利局於2011年7月22日申請之日本專利申請案第2011-161196號之優先權，其揭露內容係於此全部併入作為參考。
    本發明係關於形成非晶矽膜之方法與設備。
    非晶矽膜係用於半導體積體電路設備等等的接觸孔或線路之嵌入。形成非晶矽之方法係揭露於例如專利文獻1和2中。具體而言，專利文獻2揭露藉由在溫度400至500℃下分解乙矽烷以獲得具有平坦表面之導電層的方法。
    近來，隨著半導體積體電路設備之高度集積化而來的是接觸孔或線路的微型化。
    為了嵌入微型化之接觸孔或線路，必須使非晶矽膜變更薄。
    乙矽烷是容易變薄之成膜材料，但是在藉由使用乙矽烷所形成的非晶矽膜中，難以得到令人滿意的階梯覆蓋。在這方面，相較於乙矽烷，從甲矽烷容易得到令人滿意的階梯覆蓋，但是甲矽烷需要長的培養時間，且因而為難以變薄的成膜材料。
    再者，形成具有平坦表面與薄的厚度之非晶矽膜是重要的，因為若是將接觸孔或線路嵌入具有不平坦表面之非晶矽膜，便可能產生孔洞。 先前技術參考
    (專利文獻1)日本公開專利公報第sho 63-29954號
    (專利文獻2)日本公開專利公報第hei 1-217956號
    本發明提供用以形成具有平坦表面且能變更薄之非晶矽膜之方法與設備。
    根據本發明之實施態樣，提供在基底上形成非晶矽膜之方法，該方法包含：藉由加熱基底並供應胺基矽烷基氣體至加熱之該基底而使該基底的表面上形成晶種層；藉由加熱基底並供應不含胺基之矽烷基氣體至加熱之該基底的表面上之晶種層而使該晶種層上形成具有層生長厚度之非晶矽膜；以及藉由蝕刻(較佳地為等向蝕刻)具有層生長厚度之非晶矽膜來減少該非晶矽膜的膜厚度。
    根據本發明之另一實施態樣，提供在基底上形成非晶矽膜之設備，該設備包含：容納具有其中形成非晶矽膜之基底的待處理物體之處理腔室；供應製程用之氣體進入處理腔室之處理氣體供應機構；加熱容納在處理腔室中的待處理物體之加熱裝置；排空處理腔室的內部之排氣器；控制處理氣體供應機構、加熱裝置、及排氣器之控制器，其中該控制器控制該設備，使得根據本發明之實施態樣的方法之晶種層的形成、非晶矽膜的形成、及膜厚度的減少相繼地執行。
    本發明之額外目的和優點將在以下的說明中提出，並且部份將從說明中顯而易見，或可藉由本發明的實施而得知。
    本發明之目的和優點可利用以下具體指出之手段及組合而了解和獲得。
    此刻將參考附圖描述基於以上提出之研究結果而達成的本發明之實施例。以下敘述中，具有實質上相同功能和配置的組成構件係以相同參考數字表示，並且只有當必要時才做重複的敘述。
    本申請案之發明人假設非晶矽膜的表面粗糙度可能和非晶矽膜的培養時間有關。此假設為當培養時間增加時，晶核的大小容易呈不規則，因而影響晶核產生後所沉積之非晶矽的表面粗糙度之精度。
    然而，減少非晶矽膜的培養時間之方法是未知的。
    在這方面，本申請案之發明人首先成功地減少非晶矽膜的培養時間，並因此進一步成功地改善非晶矽膜的表面粗糙度之精度。
    以下，將藉由參考附圖說明本發明之示範實施例來加以詳細敘述本發明。圖中之相似的參考數字代表相似的元件。
    又，在本說明書中，非晶矽不僅表示非晶矽，也包含非晶矽、其中聚集非晶和奈米尺寸晶粒且能達到本說明書中所敘述之表面粗糙度之精度的奈米晶矽、以及其中非晶矽和奈米晶矽所混合的矽之全部者。 <實施例>
    圖1係顯示根據本發明之實施例的非晶矽成膜方法之順序的範例之流程圖；且圖2A至2E係示意性地顯示在圖1的方法之順序中樣本的狀態之橫剖面圖。
    首先，將其中具有約100 nm之厚度的基底2係形成於圖2A所示之半導體基板(例如矽基板1)上的樣本(參考圖2A)送進成膜設備的處理腔室。基底2的例子包含氧化矽膜。然而，基底2不限於氧化矽膜，且可為氮化矽膜或氮氧化矽膜。
    接著，如圖1和2B所示，晶種層3係形成在基底2的表面上。在本實施例中，將基底2加熱、並流通胺基矽烷基氣體至該加熱之基底2的表面上，藉此在基底2的表面上形成晶種層3(程序1)。
    胺基矽烷基氣體的例子包含：丁基胺基矽烷(BAS,butyl aminosilane)、二(三級丁基胺基)矽烷(BTBAS,bistertiary butyl aminosilane)、二甲基胺基矽烷(DMAS,dimethyl aminosilane)、二(二甲基胺基)矽烷(BDMAS,bisdimethyl aminosilane)、三(二甲基胺基)矽烷(TDMAS,tridimethyl aminosilane)、二乙基胺基矽烷(DEAS,diethyl aminosilane)、二(二乙基胺基)矽烷(BDEAS,bisdiethyl aminosilane)、二丙基胺基矽烷(DPAS,dipropyl aminosilane)、二異丙基胺基矽烷(DIPAS,diisopropyl aminosilane)、或其類似者。在本實施例中，使用DIPAS。
    以下是程序1中製程條件的範例。
    DIPAS流速：500 sccm
    處理時間：5分鐘
    處理溫度：400℃
    處理壓力：53.2 Pa(0.4 Torr)
    程序1現在將於此文中稱為預流(preflow)。
    接著，如圖1和2C至2D所示，非晶矽膜4係形成於晶種層3之上。
    在本實施例中，藉由加熱基底2、供應不含胺基之矽烷基氣體至該加熱之基底2的表面上之晶種層3、以及熱分解該不含胺基之矽烷基氣體，使非晶矽膜4形成在晶種層3上(程序2)。
    不含胺基之矽烷基氣體的例子可包括至少包含SiH4、Si2H6、可表示為SimH2m+2之氫化矽(其中「m」為等於或大於3的自然數)、以及可表示為SinH2n之氫化矽(其中「n」為等於或大於3的自然數)其中一者之氣體。在本實施例中，使用SiH4(甲矽烷)。
    以下是程序2中製程條件的範例。
    SiH4流速：500 sccm
    處理時間：30分鐘
    處理溫度：500℃
    處理壓力：53.2 Pa(0.4 Torr)
    於此，圖3係顯示沉積時間與非晶矽膜4的膜厚度之間的關係之圖表。在圖3中，基底2是二氧化矽(SiO2)膜。非晶矽膜4的膜厚度將在三種情況中量測，即沉積時間為30分鐘的情況、沉積時間為45分鐘的情況、以及沉積時間為60分鐘的情況。
    在圖3中，線I表示有經預流的情況，而線II表示未經預流的情況。線I和線II為表示該三種量測到之膜厚度的直線，其係藉由使用最小平方法來線性逼近，且其方程式如下：線I：y=17.572x-20.855………(1)
    線II：y=17.605x-34.929………(2)
    如圖3所示，與未經預流的情況相比，明顯地在有經預流的情況中，非晶矽膜4的膜厚度趨向增加。
    圖4顯示在給予方程式(1)和(2)y=0之條件的情況下(亦即，在非晶矽膜的膜厚度為「0」的情況下)，線I及線II與沉積時間之間的交點。再者，圖4係圖3中以虛線指示之A部份的放大視圖。
    如圖4所示，當基底2為有經預流所形成的二氧化矽膜時，非晶矽膜4的沉積在製程起始後約1.2分鐘(x≒1.189)內開始。相反地，當基底2為未經預流所形成的二氧化矽膜時，非晶矽膜4的沉積在製程起始後約2.0分鐘(x≒1.984)內開始。
    圖5係顯示藉由使用原子力顯微鏡(AFM,atomic force microscope)量測之非晶矽膜4的表面之平均線粗糙度(表面粗糙度)之圖表。在圖5所示的結果中，AFM的掃描尺寸係設定為1 um，且AFM的掃描速率設係設定為1.993 Hz。
    如圖5所示，與未經預流的情況相比，在有經預流的情況中，平均線粗糙度(表面粗糙度)Ra從0.157 nm改善至0.101 nm。
    如此，藉由在基底2上預流胺基矽烷基氣體，培養時間從約2.0分鐘減少至約1.2分鐘。又，藉由減少培養時間，使得非晶矽膜4的表面粗糙度之精度得以改善，且因此可得到具有更平坦表面之非晶矽膜4。
    又，在初始成膜製程期間，非晶矽膜4是呈島狀成長，即所謂的晶核成長發生(圖2C)。當膜厚度增加時，非晶矽膜4的成長便從晶核成長改變為層生長(圖2D)。
    當藉由在晶種層3上使用甲矽烷形成非晶矽膜4時，便發生晶核成長直到膜厚度t約為8 nm；並且當膜厚度t超過8 nm時，改變為層生長。在本實施例中，非晶矽膜4係形成為具有層生長的厚度。
    接著，如圖1和2E所示，將形成有層生長厚度之非晶矽膜4的膜厚度減少。在本實施例中，形成有層生長厚度之非晶矽膜4藉由使用Cl2氣體加以乾蝕刻例如10分鐘。N2氣體可同時流通當作稀釋氣體。因此，可得到具有薄的膜厚度之非晶矽膜4(程序3)。
    以下是程序3之製程條件的範例。
    Cl2/N2流速：300/500 sccm
    處理溫度：300℃
    處理壓力：39.9至66.5 Pa(0.3至0.5 Torr)
    處理時間：處理時間係調整以控制非晶矽膜4的膜厚度
    圖6A是具有9.6 nm膜厚度之非晶矽膜4在藉由使用Cl2氣體加以蝕刻之後(程序3之後)的掃描式電子顯微鏡(SEM)影像，且圖6B是具有9.6 nm膜厚度之非晶矽膜4在藉由使用稀釋的氫氟酸加以蝕刻之後，用以檢查產生於非晶矽膜4中之針孔的存在之SEM影像。
    同樣地，圖7A是具有8.0 nm膜厚度之非晶矽膜4在藉由使用Cl2氣體加以蝕刻之後(程序3之後)的SEM影像，且圖7B是具有8.0 nm膜厚度之非晶矽膜4在藉由使用稀釋的氫氟酸加以蝕刻之後，用以檢查產生於非晶矽膜4中之針孔的存在之SEM影像。
    如圖6A至7B所示，在非晶矽膜4未達到層生長厚度的情況中，若是蝕刻非晶矽膜4，則會產生針孔(參考圖7B)。
    相反地，在形成為具有層生長厚度之非晶矽膜4的情況中，若是蝕刻非晶矽膜4，便不會產生針孔(圖6B)。
    如此，藉由形成具有層生長厚度之非晶矽膜4、並蝕刻該形成有層生長厚度之非晶矽膜4，便可形成具有薄的膜厚度之非晶矽膜4。
    再者，在本實施例中，預流係藉由使用胺基矽烷基氣體在基底2上執行以於形成非晶矽膜4之前形成晶種層3，且因此改善表面粗糙度之精度。
    因此，在本實施例中，可得到形成具有更平坦表面且能進一步變薄之非晶矽膜之方法。 <另一實施例>
    圖8係顯示根據本發明之另一實施例的非晶矽成膜方法之順序的範例之流程圖，且圖9A至9F係示意性地顯示樣本在圖8的方法之順序中的狀態之橫剖面圖。
    如圖8所示，圖8的方法在以下方面與圖1的方法不同：圖8的方法包含介於程序1和2之間的加強晶種層3的製程(程序4)。
    晶種層3使甲矽烷能藉由在其中形成非晶矽膜4之基底(在本實施例中為基底2，例如氧化矽膜)的表面上均勻地產生矽晶核而容易被吸附，。在微觀之觀點中，晶種層3的矽晶核可能呈島狀均勻地散佈，且晶核的平面尺寸可能非常小。在這方面，當晶核的平面尺寸增加且基底2的表面上被晶核佔據的區域增加而使得晶種層3的島狀無限地接近構成平坦表面之單層、或者藉由使用晶種層3作為構成平坦表面之單層而使得非晶矽膜4的晶核成長最後接近層生長時，便能夠在晶種層3上細薄地形成層生長之非晶矽膜4。
    因此，在本實施例中，晶種層3於形成非晶矽膜4之前受到加強。根據加強晶種層3之詳細範例，晶種層3之中的矽晶核的平面尺寸增加、且基底2的表面上被晶核佔據的區域增加。詳言之，在藉由使用甲矽烷形成非晶矽膜4之前，藉由使用比甲矽烷更高等級之矽烷細薄地吸附晶種層3的表面上之矽(圖9C)。更詳細地，將晶種層3形成於其上之基底2加熱，並供應比甲矽烷更高等級之矽烷氣體(在本實施例中為乙矽烷(Si2H6))。
    以下是程序4中製程條件的範例。
    乙矽烷流速：120 sccm
    處理時間：30分鐘
    處理溫度：400℃
    處理壓力：39.9 Pa(0.3 Torr)
    如此，晶種層3係藉由在供應甲矽烷之前供應乙矽烷氣體而受到加強，且因此如圖9D和9E所示，層生長之非晶矽膜4的膜厚度t更加減少。
    接著，藉由如前一實施例中相同的方式蝕刻非晶矽膜4，來減少層生長之非晶矽膜4的膜厚度t。
    因此，如同在前述實施例中，非晶矽膜4可在本實施例中更細薄地形成。
    圖10A是根據本實施例所形成之具有2.8 nm膜厚度之非晶矽膜4的SEM影像，且圖10B是在藉由使用稀釋的氫氟酸蝕刻該非晶矽膜4之後，用以檢查非晶矽膜4中產生之針孔的存在之SEM影像。如圖10B所示，根據本實施例形成具有2.8 nm膜厚度之非晶矽膜4並未產生針孔。
    因此，如圖10A和10B所示，在本實施例中，形成有層生長厚度之非晶矽膜4可具有達2.8 nm的薄膜厚度。
    如此，根據本實施例，層生長之非晶矽膜4的膜厚度t可更薄，且因此可減少非晶矽膜4的蝕刻時間(例如和前述實施例相比)。 <另一實施例>
    接著，此刻將敘述能執行根據以上實施例其中一者形成非晶矽膜的方法之成膜系統的範例。
    圖11係示意性地顯示能執行根據以上實施例的方法之成膜設備的範例之橫剖面圖。
    如圖11所示，成膜設備100包含具有頂篷、形狀為底部開放圓柱之處理腔室101。舉例而言，整個處理腔室101是由石英形成。石英頂板102係設置在處理腔室101的頂篷上。例如由不銹鋼鑄造且具有圓柱形狀之歧管103係經由密封構件104(如O型環)連結至處理腔室101之底部開孔。
    歧管103支撐處理腔室101的底部。可將石英晶舟105從歧管103下方插入處理腔室101中，作為待處理物體之複數(例如50至100)半導體基板(本實施例中之矽基板1)可以多層方式夾持在晶舟105上。因此，待處理物體(例如半導體基板(本實施例中預先形成SiO2膜於其上作為基底之矽基板1))係容納於處理腔室101中。晶舟105具有複數支柱106，且複數矽基板1係藉由設置在支柱106上之溝槽來支撐。
    晶舟105係經由石英保溫容器107置於工作台108上。工作台108係由轉動軸110支撐，該轉動軸110穿透例如用以開啟及關閉歧管103的底部開孔之不銹鋼遮蓋單元109。舉例而言，磁性流體密封件111係設置在穿過遮蓋單元109之轉動軸110的一部份上，以緊密地密封轉動軸110且可轉動地支撐轉動軸110。密封構件112(例如O型環)係裝設於遮蓋單元109的周圍部份與歧管103的底部之間。因此，使處理腔室101保持密封狀態。轉動軸110係附接在藉由如晶舟升降器之升降機構(未顯示)或其類似者所支撐之臂部113的前端。因此，晶舟105、遮蓋單元109、及其類似者一起被升起，並且插入及拉出處理腔室101。
    成膜設備100包含將製程用氣體供應至處理腔室101內之處理氣體供應機構114。
    處理氣體供應機構114包含胺基矽烷基氣體供應源117、供應不含胺基之矽烷基氣體之來源118、及蝕刻氣體供應源119。
    鈍氣供應機構115包含鈍氣供應源120。鈍氣是用作清除氣體或其類似者。鈍氣的例子包含氮(N2)氣。
    胺基矽烷基氣體供應源117係經由流速控制器121a和開關閥122a連結至分配噴嘴123a。分配噴嘴123a為石英管並向內穿透歧管103的側壁、朝上彎折並垂直地延伸。複數氣體排出孔124以預定距離之間隔相互分開設置在分配噴嘴123a的垂直延伸部份。胺基矽烷基氣體幾乎均勻地在水平方向自每一氣體排出孔124朝處理腔室101的內部排出。
    供應不含胺基之矽烷基氣體之來源118係經由流速控制器121b和開關閥122b連結至分配噴嘴123b。分配噴嘴123b為石英管並向內穿透歧管103的側壁、朝上彎折並垂直地延伸。如同分配噴嘴123a，複數氣體排出孔124以預定距離之間隔相互分開設置在分配噴嘴123b的垂直延伸部份。不含胺基之矽烷基氣體幾乎均勻地在水平方向自每一氣體排出孔124朝處理腔室101的內部排出。
    當執行圖1的方法時，供應不含胺基之矽烷基氣體之來源118可包含例如僅一甲矽烷氣體供應源。另一方面，當執行圖8的方法時，供應不含胺基之矽烷基氣體之來源118可包含例如甲矽烷氣體供應源及乙矽烷氣體供應源。
    蝕刻氣體供應源119供應用以使非晶矽膜變薄之蝕刻氣體。如以上參考圖1及圖8所述，蝕刻氣體的例子包含Cl2氣體。其他蝕刻氣體的例子包含F2氣體和ClF3。蝕刻氣體供應源119係經由流速控制器121c和開關閥122c連結至分配噴嘴123c。分配噴嘴123c與分配噴嘴123a及123b相同，且為石英管並向內穿透歧管103的側壁、朝上彎折並垂直地延伸。又，雖然未顯示在圖11中，複數氣體排出孔124以預定距離的間隔相互分開設置在分配噴嘴123c的垂直延伸部份，如同分配噴嘴123a及123b。因此，蝕刻氣體幾乎均勻地在水平方向自每一氣體排出孔124(未顯示在圖11中)朝處理腔室101的內部排出。
    鈍氣供應源120係經由流速控制器121d和開關閥122d連結至向內穿透歧管103的側壁之氣體導口128。
    用以排空處理腔室101的內部之排氣口129係設置在處理腔室101的一部份之上，該部份在分配噴嘴123a至123c的對面。藉由垂直地切割處理腔室101的側壁而將排氣口129設置成既長且窄。具有型橫剖面、用以遮蓋排氣口129之排氣口遮蓋構件130係焊接至與排氣口129對應之處理腔室101的一部份。排氣口遮蓋構件130沿著處理腔室101的側壁向上延伸，以使氣體出口131定義在處理腔室101的上方。包含真空泵或其類似者之排氣器132係連結至氣體出口131。排氣器132排空處理腔室101的內部以排出製程用之處理氣體、並根據製程將處理腔室101內部的壓力設定至處理壓力。
    桶狀加熱裝置133係設置在處理腔室101的外圍上。加熱裝置133啟動供應進入處理腔室101之氣體、並加熱容納於處理腔室101中之待處理物體(例如半導體基板(本實施例中的矽基板1))。
    控制器150控制成膜設備100之每一元件，其包含例如微處理器(電腦)。例如操作者藉以執行指令輸入及其類似者以控制成膜設備100之鍵盤、視覺上顯示成膜設備100的操作狀態之顯示器、或其類似者的使用者介面151係連接至控制器150。
    記憶體單元152係連接至控制器150。記憶體單元152儲存用以在控制器150的控制之下完成成膜設備100中執行的各種製程之控制程式、或者用以根據製程條件指示成膜設備100的每一元件執行製程之程式(亦即配方)。例如，該配方係儲存在記憶體單元152中的儲存媒體之中。該儲存媒體可為硬式磁碟或半導體記憶體、或者可為可攜式媒體，如CD-ROM、DVD、快閃記憶體、或其類似者。或者，該配方可從另一裝置適當地傳輸，例如經由專線。如果需要的話，藉由根據來自使用者介面151之指令或其類似者從記憶體單元152引用配方、並基於控制器150中的配方執行製程，使成膜設備100期望之製程在控制器150的控制下加以執行。
    在本實施例中，根據圖1的方法之程序1至3、或圖8的方法之程序1、4、2、及3之製程係在控制器150的控制下，藉由成膜設備100相繼地執行。
    圖1或8的方法可藉由使用圖11之成膜設備100執行。
    又，圖11所示之成膜設備100的優點在於非晶矽膜4的形成以及非晶矽膜4形成後之Cl2蝕刻是在相同的處理腔室101(爐)中連續地執行。
    例如，當形成非晶矽膜4後矽基板1自處理腔室101運出時，矽氧化物膜(自然氧化物膜)係形成在該非晶矽膜4的表面上。Cl2氣體無法蝕刻該矽氧化物膜。即使矽氧化物膜受到Cl2氣體蝕刻，該蝕刻仍將經由矽氧化物膜(自然氧化物膜)的針孔執行，且因而使非晶矽膜4不均勻地受到蝕刻。
    在這方面，根據圖11的成膜設備100，由於非晶矽膜4可在矽基板1不從處理腔室101運出的狀況下由Cl2氣體連續地乾式蝕刻，故非晶矽膜4均勻地受到蝕刻而不受矽氧化物膜(自然氧化物膜)的影響。
    又，根據圖11的成膜設備100，由於執行晶種層3的形成和非晶矽膜4的形成，故表面粗糙度的精度高，且可獲得均質的非晶矽膜4。此外，由於Cl2蝕刻可在原處於均質的非晶矽膜4上連續地執行，故可獲得更薄的非晶矽膜4。
    雖然本發明已參照其示範實施例詳細地加以顯示及說明，惟熟悉本技藝者將了解，在不離開如隨附之申請專利範圍定義之本發明之精神及範圍的情況下，當可對其形態及細節作各種變化。
    例如，在以上實施例中，雖然詳細地顯示製程條件，但是不限於此。
    非晶矽膜的表面粗糙度之改善為本發明的優點，其藉由使用胺基矽烷基氣體、於基底2的表面上形成晶種層3、並接著在晶種層3上供應且熱分解不含胺基之矽烷基氣體來預流基底2的表面以形成非晶矽膜4而獲得。
    因此，製程條件不限於以上所述者，且可根據矽基板1的尺寸、處理腔室的容量改變、或其類似者而在未失去優點之一範圍內變化。
    又，一價胺基矽烷基氣體(例如二異丙基胺基矽烷(DIPAS)氣體)可用作胺基矽烷基氣體。
    又，例如胺基矽烷可能在基底2上被吸附而非分解。舉例而言，DIPAS在等於或大於450℃之溫度熱分解。當胺基矽烷熱分解時，如碳(C)及氮(N)之雜質可能於形成期間被包含在膜中。因此，例如藉由在基底2上吸附胺基矽烷而非分解胺基矽烷，於形成期間抑制雜質被包含到膜中。
    又，在以上實施例中，使用所謂的更高等級矽烷(如可表示為SimH2m+2之氫化矽(其中「m」為等於或大於3的自然數)、或是可表示為SinH2n之氫化矽(其中「n」為等於或大於3的自然數))作為不含胺基之矽烷基氣體。
    作為高等級矽烷，例如可表示為SimH2m+2之氫化矽(其中「m」為等於或大於3的自然數)可選自三矽烷(trisilane(Si3H8))、四矽烷(tetrasilane(Si4H10))、五矽烷(pentasilane(Si5H12))、六矽烷(hexasilane(Si6H14))、及七矽烷(heptasilane(Si7H16))其中至少一者。
    又，例如可表示為SinH2n之氫化矽(其中「n」為等於或大於3的自然數)可選自環三矽烷(cyclotrisilane(Si3H6))、環四矽烷(cyclotetrasilane(Si4H8))、環五矽烷(cyclopentasilane(Si5H10))、環六矽烷(cyclohexasilane(Si6H12))、及環七矽烷(cycloheptasilane(Si7H14))其中至少一者。
    又，考量到胺基矽烷基氣體和不含胺基之矽烷基氣體(矽來源)的組合時，不含胺基之矽烷基氣體可為在胺基矽烷基氣體熱分解之溫度附近容易熱分解之甲矽烷(SiH4)或乙矽烷(Si2H6)。
    又，以上實施例之方法係用在半導體裝置的製造程序期間。
    再者，在不離開本發明之範圍的情況下，本發明當可作各種變化。
    根據本發明，可提供形成具有更平坦表面且能變更薄之非晶矽膜之方法與設備。
    1‧‧‧矽基板
    2‧‧‧基底
    3‧‧‧晶種層
    4‧‧‧非晶矽膜
    100‧‧‧成膜設備
    101‧‧‧處理腔室
    102‧‧‧石英頂板
    103‧‧‧歧管
    104‧‧‧密封構件
    105‧‧‧晶舟
    106‧‧‧支柱
    107‧‧‧石英保溫容器
    108‧‧‧工作台
    109‧‧‧遮蓋單元
    110‧‧‧轉動軸
    111‧‧‧磁性流體密封件
    112‧‧‧密封構件
    113‧‧‧臂部
    114‧‧‧處理氣體供應機構
    115‧‧‧鈍氣供應機構
    117‧‧‧胺基矽烷基氣體供應源
    118‧‧‧供應不含胺基之矽烷基氣體之來源
    119‧‧‧蝕刻氣體供應源
    120‧‧‧鈍氣供應源
    121a、121b、121c、121d‧‧‧流速控制器
    122a、122b、122c、122d‧‧‧開關閥
    123a、123b、123c‧‧‧分配噴嘴
    124‧‧‧氣體排出孔
    128‧‧‧氣體導口
    129‧‧‧排氣口
    130‧‧‧排氣口遮蓋構件
    131‧‧‧氣體出口
    132‧‧‧排氣器
    133‧‧‧加熱裝置
    150‧‧‧控制器
    151‧‧‧使用者介面
    152‧‧‧記憶體單元
    併入說明書且構成說明書之一部份的附圖顯示本發明之實施例，且連同以上提出之一般說明及以上提出之實施例的詳細描述，用以說明本發明之原理。
    圖1係顯示根據本發明之實施例的非晶矽成膜方法之順序的範例之流程圖。
    圖2A至2E係示意性地顯示在圖1的方法之順序中樣本的狀態之橫剖面圖。
    圖3係顯示沉積時間與非晶矽膜的膜厚度之間的關係之圖表。
    圖4係以虛線指示之圖3的A部份的放大視圖。
    圖5係顯示非晶矽膜的膜厚度與該非晶矽膜的表面之平均線粗糙度Ra之間的關係之圖表。
    圖6A至6B係顯示非晶矽膜的表面和橫剖面之二次電子影像的照片。
    圖7A至7B係顯示非晶矽膜的表面和橫剖面之二次電子影像的照片。
    圖8係顯示根據本發明之另一實施例的非晶矽成膜方法之順序的範例之流程圖。
    圖9A至9F係示意性地顯示樣本在圖8的方法之順序中的狀態之橫剖面圖。
    圖10A至10B係顯示非晶矽膜的表面和橫剖面之二次電子影像的照片。
    圖11係示意性地顯示能執行根據本發明之實施例的方法之成膜設備的範例之橫剖面圖。
    1‧‧‧矽基板
    100‧‧‧成膜設備
    101‧‧‧處理腔室
    102‧‧‧石英頂板
    103‧‧‧歧管
    104‧‧‧密封構件
    105‧‧‧晶舟
    106‧‧‧支柱
    107‧‧‧石英保溫容器
    108‧‧‧工作台
    109‧‧‧遮蓋裝置
    110‧‧‧轉動軸
    111‧‧‧磁性流體密封件
    112‧‧‧密封構件
    113‧‧‧臂部
    114‧‧‧處理氣體供應機構
    115‧‧‧鈍氣供應機構
    117‧‧‧胺基矽烷基氣體供應源
    118‧‧‧供應不含胺基之矽烷基氣體之來源
    119‧‧‧蝕刻氣體供應源
    120‧‧‧鈍氣供應源
    121a、121b、121c、121d‧‧‧流速控制器
    122a、122b、122c、122d‧‧‧開關閥
    123a、123b、123c‧‧‧分配噴嘴
    124‧‧‧氣體排出孔
    128‧‧‧氣體導口
    129‧‧‧排氣口
    130‧‧‧排氣口遮蓋構件
    131‧‧‧氣體出口
    132‧‧‧排氣器
    133‧‧‧加熱裝置
    150‧‧‧控制器
    151‧‧‧使用者介面
    152‧‧‧記憶體單元
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] 一種在基底上形成非晶矽膜之方法，該方法包含：藉由加熱該基底並供應一胺基矽烷基氣體至加熱的該基底，而在該基底的表面上形成一晶種層；藉由加熱該基底並供應一不含胺基之矽烷基氣體至加熱的該基底的表面上之該晶種層，而在該晶種層上形成具有層生長厚度之該非晶矽膜；以及藉由蝕刻形成有層生長厚度之該非晶矽膜，來減少該非晶矽膜之膜厚度。
    [2] 如申請專利範圍第1項之在基底上形成非晶矽膜之方法，更包含：在該晶種層的形成和該非晶矽膜的形成之間，加熱其中形成該晶種層之該基底，並且供應比該非晶矽膜的形成期間所使用之該不含胺基之矽烷基氣體更高等級之一不含胺基之矽烷基氣體至該晶種層的表面。
    [3] 如申請專利範圍第1項之在基底上形成非晶矽膜之方法，其中該蝕刻係等向蝕刻。
    [4] 如申請專利範圍第3項之在基底上形成非晶矽膜之方法，其中該等向蝕刻係乾蝕刻。
    [5] 如申請專利範圍第4項之在基底上形成非晶矽膜之方法，其中該乾蝕刻的一蝕刻劑包含氯(Cl2)氣、氟(F2)氣、以及三氟化氯(ClF3)氣中至少一者。
    [6] 如申請專利範圍第1項之在基底上形成非晶矽膜之方法，其中該非晶矽膜的形成和該膜厚度的減少係在一相同的處理腔室中連續地執行。
    [7] 如申請專利範圍第1項之在基底上形成非晶矽膜之方法，其中該胺基矽烷基氣體係選自包含丁基胺基矽烷(BAS,butyl aminosilane)、二(三級丁基胺基)矽烷(BTBAS,bistertiary butyl aminosilane)、二甲基胺基矽烷(DMAS,dimethyl aminosilane)、二(二甲基胺基)矽烷(BDMAS,bisdimethyl aminosilane)、三(二甲基胺基)矽烷(TDMAS,tridimethyl aminosilane)、二乙基胺基矽烷(DEAS,diethyl aminosilane)、二(二乙基胺基)矽烷(BDEAS,bisdiethyl aminosilane)、二丙基胺基矽烷(DPAS,dipropyl aminosilane)、二異丙基胺基矽烷(DIPAS,diisopropyl aminosilane)其中至少一者的氣體，並且該不含胺基之矽烷基氣體係選自包含SiH4、Si2H6、可表示為SimH2m+2之氫化矽、以及可表示為SinH2n之氫化矽其中至少一者的氣體，其中m和n各為等於或大於3的一自然數。
    [8] 如申請專利範圍第7項之在基底上形成非晶矽膜之方法，其中該表示為SimH2m+2之氫化矽係選自三矽烷(trisilane(Si3H8))、四矽烷(tetrasilane(Si4H10))、五矽烷(pentasilane(Si5H12))、六矽烷(hexasilane(Si6H14))、及七矽烷(heptasilane(Si7H16))其中至少一者，並且該表示為SinH2n之氫化矽係選自環三矽烷(cyclotrisilane(Si3H6))、環四矽烷(cyclotetrasilane(Si4H8))、環五矽烷(cyclopentasilane(Si5H10))、環六矽烷(cyclohexasilane(Si6H12))、及環七矽烷(cycloheptasilane(Si7H14))其中至少一者。
    [9] 如申請專利範圍第1項之在基底上形成非晶矽膜之方法，其中該方法係用在一半導體裝置的製造製程期間。
    [10] 一種用以在基底上形成非晶矽膜之設備，該設備包含：一處理腔室，容納具有該基底之一待處理物體，其中該非晶矽膜形成於該基底上；一處理氣體供應機構，供應於製程用之一氣體進入該處理腔室；一加熱裝置，加熱容納於該處理腔室中之該待處理物體；一排氣器，排空該處理腔室的內部；一控制器，控制該處理氣體供應機構、該加熱裝置、以及該排氣器，其中該控制器控制該設備以使申請專利範圍第1項之該方法之該晶種層的形成、該非晶矽膜的形成、以及該膜厚度的減少相繼地執行。
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    法律状态:
    2021-10-21| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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