[发明专利]一种薄膜形成方法及原子层沉积装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用原子层沉积方法来形成含有氮化硅膜的薄膜的方法 以及用于其的原子层沉积装置。

背景技术

通常，半导体基板或玻璃等基片上沉积一定厚度的薄膜的方法包括：利 用类似溅射(sputtering)的物理冲突的物理气相沉积法PVD(physicalvapor deposition)；利用化学反应的化学气相沉积法CVD(chemicalvapordeposition) 等。最近，半导体元件的设计规定(designrule)正不断被细化，要求微细图 案的薄膜，且形成薄膜的区域段差增加。因此，由于该趋势，因此可非常均 匀地形成原子层厚度的微细图案。

由于ALD工艺是利用源物质的沉积气体中所含有的气体分子之间的化 学反应，因此，与通常的化学气相沉积方法相似。但是，不同的是，通常的CVD 工艺将多个沉积气体同时注入到处理室中从而将发生的反应生成物沉积在基 板上，而ALD工艺是将含有一个源物质的气体注入到处理室中，从而将经源 物质之间的化学反应的生成物沉积在基板的表面上，具有差异性。该ALD工 艺具有优异的阶段覆盖特性，具有可形成杂质含量较低的纯薄膜的优点，因 此当前备受瞩目。

另一方面，现有的ALD工艺，使用反应性较弱的源物质或是温度较低时， 薄膜的质量可能会下降。例如，在形成氮化硅膜(Si₃N₄)时，利用现有的低 压化学气相沉积工艺，在600℃以上的高温中形成薄膜，但是由于半导体元 件的微细化以及工艺的低温化等，在执行特定的工艺中，不可能使用上述温 度，并且需要在较低的温度下执行工艺。但是，在低温下，可能无法形成氮 化硅膜或薄膜的质量急剧下降。此外，由于较低的反应，较难利用ALD工艺 来形成氮化硅膜。

发明内容

技术目的

根据本发明的实施例，提供一种在低温中形成高质量的氮化硅膜的方法 以及用于其的原子层沉积装置。

本发明解决的技术目的并不仅局限于如上所述的课题，通过以下记载本 领域的技术人员也可清楚地理解没有提及的其它课题。

技术方案

为了实现上述的本发明的目的，根据本发明的实施例提供一种薄膜形成 方法，包括：使用含有硅的硅前驱体物质作为源气体；使用经等离子活化的 氮气作为反应气体；使用氮气作为净化气体，并且按照源气体、净化气体、 反应气体、净化气体的顺序来有序地提供气体，形成氮化硅膜。

根据一个实施例，可使用硅烷胺(Silylamine)类物质作为源气体。在此， 源气体，以胺基为中心周围配置有3个硅原子(Si)，且3个硅原子(Si)中 的至少一个含有一个以上的胺基，且胺基中可以是含有一个以上的乙基 (C₂H₅)或甲基(CH₃)的结构。例如，源气体可使用双[(二甲氨基)甲基硅 烷基](三甲基硅烷基)胺、双[(二乙氨基)三甲基硅烷基](三甲基硅烷基)胺和三 [(二乙氨基)三甲基硅烷基]胺中的任何一种物质。

根据一个实施例，在形成氮化硅膜(Si₃N₄)中，在200-350℃下进行。 此外，源气体、反应气体和净化气体被连续地喷射。

另一方面，为了实现上述的本发明的目的，根据本发明的实施例提供一 种原子层沉积装置，包括：处理室；基板支撑部，被构造在处理室的内部， 并且安装有多个基板；气体喷射部，被构造在处理室的内部并在基板支撑部 的上部，并且将源气体、反应气体和净化气体喷射在多个基板上，并且各气 体被连续喷射，其中，使用含有硅的硅前驱体物质作为所述源气体，使用经 等离子活化的氮气作为反应气体，使用氮气作为净化气体，按照源气体、净 化气体、反应气体和净化气体的顺序来有序地提供气体，从而形成氮化硅膜 (Si₃N₄)。