併入本說明書中且構成其一部分之隨附圖式說明本發明之目前較佳實施例，且連同以上所給出之概述及以下所給出之較佳實施例之詳細描述一起用來解釋本發明之原理。
在開發本發明之加工中，發明者研究與形成氮化矽膜之方法有關之半導體加工之習知技術的問題。結果，發明者已得出以下所給出之研究結果。
包括本發明者之研究小組已鑒於在"先前技術"中解釋之問題而開發一種將ALD或MLD類型之製程氣體供應與藉由電漿進行之製程氣體活化組合的膜形成方法(US 2006/205231 A1等)。根據此方法，NH3等藉由使用電漿來活化以促進氮化加工以實現高產量，同時將一定量之碳引入SiCN膜中以將其耐化學性改良至某種程度。在此情形下，與甚至其中SiCN膜在低溫下形成之習知技術相比，膜可具有展示較低蝕刻速率且適合於層間絕緣膜之性質。
然而，根據稍後之研究，已發現如上所述之使用電漿之膜形成方法在產量方面較佳，但在增加絕緣膜之碳含量(增添量)方面有困難，導致對於耐化學性之改良的嚴密限制。
近年來，歸因於對於減小半導體器件之線寬度及膜厚度之需求，關於絕緣膜之可處理性之要求已變得較嚴格。因此，如上所述之膜形成方法可能不能滿足該等要求。
基於以上給出之研究結果所達成之本發明之實施例現在將參照隨附圖式來描述。在以下描述中，具有大體上相同功能及安排之構成元件由相同參考數字來表示，且僅在必須時進行重複描述。
圖1為展示根據本發明之一實施例之垂直膜形成裝置之截面圖。圖2為展示圖1中所示之裝置之部分的截面平面圖。膜形成裝置2具有製程場，其經組態以選擇性地供應有含有二氯矽烷(DCS)氣體作為矽烷族氣體之第一製程氣體、含有氨(NH3)氣體作為氮化氣體之第二製程氣體，及含有C2H4氣體(乙烯氣體)作為碳氫化物氣體之第三製程氣體。膜形成裝置2經組態以在製程場中之目標基板上形成SiCN膜，其為含有碳之氮化矽膜。
裝置2包括製程容器4，其形狀為具有頂板及開放底部之圓筒柱，其中製程場5經界定以容納及處理在垂直方向上相隔一定距離堆疊之複數個半導體晶圓(目標基板)。製程容器4之全體由(例如)石英製成。製程容器4之頂部具有氣密性地密封頂部之石英頂板6。製程容器4之底部經由諸如O型環之密封構件10與圓筒形歧管8連接。製程容器可完全由不具有獨立形成之歧管8的圓筒形石英柱來形成。
歧管8由(例如)不鏽鋼製成，且支撐製程容器4之底部。由石英製成之晶舟12穿過歧管8之底部口上下移動，使得將晶舟12載入製程容器4中/自製程容器4中卸載。一定數目之目標基板或半導體晶圓W堆疊於晶舟12上。舉例而言，在此實施例中，晶舟12具有撐桿12A，其可支撐在垂直方向上相隔基本上規則距離之具有300mm直徑之(例如)約50至100個晶圓。
經由一由石英製成之絕熱圓筒14將晶舟12置於台16上。台16由旋轉軸20支撐，旋轉軸20穿透由(例如)不鏽鋼製成之蓋18，且用於開放/閉合歧管8之底部口。
旋轉軸20穿透之蓋18之部分具有(例如)磁性流體密封件22，以使得在氣密性密封之狀態下可旋轉地支撐旋轉軸20。將諸如O型環之密封構件24插入蓋18之周邊與歧管8之底部之間，以使得製程容器4之內部可保持密封。
將旋轉軸20附接於由諸如舟升降機之升降機構25所支撐之臂26之遠端處。升降機構25將晶舟12及蓋18一致地上下移動。台16可固定至蓋18，使得在不旋轉晶舟12的情況下處理晶圓W。
氣體供應區連接至歧管8之側以將預定製程氣體供應至製程容器4內之製程場5。具體而言，氣體供應區包括第三製程氣體供應管路28、第一製程氣體供應管路30、第二製程氣體供應管路32及淨化氣體供應管路36。第一製程氣體供應管路30經安排以供應含有諸如DCS(二氯矽烷)氣體之矽烷族氣體的第一製程氣體。第二製程氣體供應管路32經安排以供應含有諸如氨(NH3)氣體之氮化氣體的第二製程氣體。第三製程氣體供應管路28經安排以供應含有諸如C2H4氣體(乙烯氣體)之碳氫化物氣體的第三製程氣體。淨化氣體供應管路36經安排以供應作為淨化氣體之諸如N2氣體之惰性氣體。根據需要，將第一至第三製程氣體中之每一者與合適量之運載氣體(諸如N2氣體)混合。然而，在下文中，為解釋簡單性起見，將不提及該運載氣體。
更特定而言，第三、第一及第二製程氣體供應管路28、30及32分別包括氣體分配噴嘴38、40及42，其每一者由石英管形成，該石英管自外部穿透歧管8之側壁且接著轉向且向上延伸(參見圖1)。氣體分配噴嘴38、40及42分別具有複數個氣體噴射孔38A、40A及42A，每一組孔在縱向(垂直方向)中相隔預定距離地形成於晶舟12上之所有晶圓W上。氣體噴射孔38A、40A及42A中之每一者幾乎均一地在水平方向上輸送相應製程氣體，以便形成與晶舟12上之晶圓W平行之氣體流。淨化氣體供應管路36包括短氣體噴嘴46，其自外部穿透歧管8之側壁。
噴嘴38、40、42及46分別經由氣體供應管線(氣體通路)48、50、52及56而分別連接至C2H4氣體、DCS氣體、NH3氣體及N2氣體之氣體源28S、30S、32S及36S。氣體供應管線48、50、52及56分別具有開關閥48A、50A、52A及56A及諸如質量流量控制器之流率控制器48B、50B、52B及56B。使用此安排，可以經控制的流率供應C2H4氣體、DCS氣體、NH3氣體及N2氣體。氣體供應管線(氣體通路)48、50及52進一步連接至N2氣體之氣體源(未圖示)。
噴嘴接收凹槽60形成於製程容器4之側壁處以在垂直方向上延伸。噴嘴接收凹槽60具有藉由在垂直方向上切割製程容器4之側壁之預定寬度所形成之垂直地較長且較細之開口64。開口64覆蓋有氣密性地連接至製程容器4之外表面之石英覆蓋物66。覆蓋物66具有具備凹形橫截面之垂直地較長且較細之形狀，以使得其自製程容器4向外突出。
因此，形成噴嘴接收凹槽60以使得其自製程容器4之側壁向外突出且在另一側上連接至製程容器4之內部。換言之，噴嘴接收凹槽60之內部空間經由開口64與製程容器4內之製程場5連通。開口64具有足以在垂直方向上覆蓋晶舟12上之所有晶圓W的垂直長度。
氣體分配噴嘴38、40及42在比晶舟12上之最低晶圓W低之位置處在製程容器4之徑向方向上向外彎曲。接著，氣體分配噴嘴38、40及42在噴嘴接收凹槽60中之最深位置(距製程容器4之中心之最遠位置)處垂直地並排延伸。氣體分配噴嘴38、40及42之氣體噴射孔38A、40A及42A形成於晶舟12上之晶圓W之間的位置處以分別在水平方向上基本上均一地輸送相應氣體，以便形成與晶圓W平行之氣體流。氣體自氣體分配噴嘴38、40及42之氣體噴射孔38A、40A及42A向內噴射，且經由開口64供應至晶舟12上之晶圓W上。當包含N2氣體之惰性氣體自氣體分配噴嘴38、40及42噴射時，此氣體以相同方式供應以形成與晶圓W平行之氣體流。
另一方面，在製程容器4之與噴嘴接收凹槽60相對之側上，藉由切割製程容器4之側壁來形成用於真空排放內部氣氛之較長且較細之排放口62。如圖1中所示，排放口62具有足以在垂直方向上覆蓋晶舟12上之所有晶圓W的垂直長度。排放口62覆蓋有由石英製成之具有U形橫截面且藉由焊接來附接的排放口覆蓋構件68。排放口覆蓋構件68沿製程容器4之側壁向上延伸，且在製程容器4之頂部具有氣體出口70。氣體出口70連接至包括真空泵等之真空排放系統73。真空排放系統73具有連接至氣體出口70之排放通道77，閥單元(開度調整閥)78、真空泵79等自上游側以此順序放置於排放通道77上。
製程容器4由罩殼71圍繞。罩殼71在內表面上具有用於加熱製程容器4內之氣氛及晶圓W之加熱器72。舉例而言，加熱器72由碳線形成，其不導致污染且具有用於提高及降低溫度之良好特性。熱電偶(未圖示)接近排放口62放置於製程容器4中以控制加熱器72。
如上所述構造之膜形成裝置2之運作總體上由諸如電腦之控制部74來控制。執行裝置2之運作之電腦程式儲存於包含諸如軟性磁碟、CD(緊密光碟)、硬碟及/或快閃記憶體之儲存媒體的儲存區76中。根據來自控制部74之指令，控制各別氣體之供應之開始/停止、其氣體流率、加工溫度及加工壓力。
接著，將給出在圖1中所示之裝置中執行之膜形成方法(所謂ALD或MLD膜形成)的解釋。在此膜形成方法中，SiCN(矽碳氮化物)之絕緣膜藉由ALD或MLD形成於半導體晶圓上。為達成此，將含有二氯矽烷(DCS)氣體作為矽烷族氣體之第一製程氣體、含有氨(NH3)氣體作為氮化氣體之第二製程氣體，及含有C2H4氣體(乙烯氣體)作為碳氫化物氣體之第三製程氣體選擇性地供應至容納晶圓W之製程場5中。具體而言，隨著以下運作來執行膜形成加工。
首先，將處於室溫下之支撐一定數目(例如50個至100個)之具有300mm直徑之晶圓的晶舟12載入在預定溫度下加熱之製程容器4中，且氣密性地封閉製程容器4。接著，將製程容器4之內部排放為真空且保持於預定加工壓力下，且將晶圓溫度增加至用於膜形成之加工溫度。此時，裝置處於等待狀態直至溫度變得穩定為止。接著，在旋轉晶舟12時，將第一至第三製程氣體自各別氣體分配噴嘴40、42及38以經控制的流率間歇地或連續地供應。
含有DCS氣體之第一製程氣體、含有NH3氣體之第二製程氣體及含有C2H4氣體之第三製程氣體分別自氣體分配噴嘴40、42及38之氣體噴射孔40A、42A及38A供應，以形成與晶舟12上之晶圓W平行之氣體流。在供應DCS氣體、NH3氣體及C2H4氣體時，DCS氣體、NH3氣體及C2H4氣體之分子及由其分解所產生之分解產物之分子及原子吸附於晶圓W上。此等氣體分子及/或分解組份藉由使用加熱器72之熱量在晶圓W上彼此反應，藉此在晶圓W上形成SiCN之單位薄膜。將用於形成單位薄膜之該週期重複若干次，且層疊由各別批次所形成之SiCN薄膜，藉此達到具有目標厚度之SiCN膜。
舉例而言，當每一週期經安排以在供應第二製程氣體之前供應第一及第三製程氣體時，DCS與C2H4首先在晶圓表面上彼此反應，且形成吸附於晶圓W上之薄的SiC膜。接著，當供應第二製程氣體時，NH3與吸附於晶圓W上之SiC膜反應且形成SiCN之單位薄膜。或者，例如，當每一週期經安排以在供應第三製程氣體之前供應第一及第二製程氣體時，DCS與NH3首先在晶圓表面上彼此反應，且形成吸附於晶圓W上之薄的SiN膜。接著，當供應第三製程氣體時，C2H4與吸附於晶圓W上之SiN膜反應且形成SiCN之單位薄膜。
接著，將給出根據本發明之實施例之氣體供應時序之解釋。為方便理解起見，在所有展示時序圖之圖式中，如(例如)圖3A中所示，第一製程氣體由DCS表示，第二製程氣體由NH3表示，且第三製程氣體由C2H4表示。另外，在此等圖式中，參考符號80及82分別表示執行及停止供應第一製程氣體之步驟。參考符號84及86分別表示執行及停止供應第二製程氣體之步驟。參考符號88及90分別表示執行及停止供應第三製程氣體之步驟。
<第一實施例>
圖3A為展示根據本發明之第一實施例之膜形成方法之氣體供應的時序圖。如圖3A中所示，根據此實施例之膜形成方法經安排以交替地重複第一至第四時段T1至T4。將包含第一至第四時段T1至T4之週期重複若干次，且層疊由各別批次所形成之SiCN薄膜，藉此達到具有目標厚度之SiCN膜。
具體而言，第一時段T1經安排以在停止將第二製程氣體供應至製程場5之時，執行將第一及第三製程氣體供應至製程場5。第二時段T2經安排以停止將第一、第二及第三製程氣體供應至製程場5。第三時段T3經安排以在停止將第一及第三製程氣體供應至製程場5之時，執行將第二製程氣體供應至製程場5。第四時段T4經安排以停止將第一、第二及第三製程氣體供應至製程場5。
在此實施例中，第一製程氣體供應步驟80、第二製程氣體供應步驟84及第三製程氣體供應步驟88係設定為具有彼此相同或接近之長度。第一及第三製程氣體供應步驟80及88同步地執行(以完全地彼此重疊)，且因此第一及第三製程氣體停止步驟82及90同步地執行(以完全地彼此重疊)。第二製程氣體供應步驟84基本上在第一及第三製程氣體停止步驟82及90之中間執行。第一及第三製程氣體供應步驟80及88基本上在第二製程氣體停止步驟86之中間執行。
第二及第四時段T2及T4分別用作淨化步驟P1及P2以移除製程容器4內之殘餘氣體。術語"淨化"意謂藉由在將諸如N2氣體之惰性氣體供應至製程容器4中之同時使製程容器4之內部排放至真空，或藉由在停止供應所有氣體之同時使製程容器4之內部排放至真空來移除製程容器4內之殘餘氣體。在此方面，第二及第四時段T2及T4可安排為使得前半時段僅利用排放至真空且後半時段利用排放至真空及供應惰性氣體兩者。另外，第一及第三時段T1及T3可安排為在各供應第一至第三製程氣體之同時停止使製程容器4排放至真空。然而，當隨著使製程容器4排放至真空而執行供應各第一至第三製程氣體時，可在全部第一至第四時段T1至T4內連續地使製程容器4之內部排放至真空。
舉例而言，在圖3中，第一時段T1設定為約4秒，第二時段T2設定為約5秒，第三時段T3設定為約6秒，及第四時段T4設定為約5秒。通常，由第一至第四時段T1至T4之一個週期所獲得之膜厚度為約0.048至0.13nm。因此，例如，當目標膜厚度為70nm時，週期重複約600次。然而，次數及厚度之此等值僅為實例且因此並不具有限制性。
如上所述，將在沒有在製程場5外部將第一及第三製程氣體轉變成電漿(亦即不將其轉變成自由基)的情況下同時供應第一及第三製程氣體之時段T1，以及在沒有在製程場5外部將第二製程氣體轉變成電漿(亦即不將其轉變成自由基)的情況下唯一地供應第二製程氣體之時段T3交替地執行，且停止供應製程氣體之時段T2及T4(淨化步驟P1及P2)分別插入其之間。在此情形下，雖然膜形成溫度設定為低於(例如)約760℃之習知膜形成溫度，但是可能將較大量之碳引入所形成之SiCN膜中，以便降低與在膜表面上所執行之清潔加工或蝕刻加工中所使用之稀氫氟酸有關之膜蝕刻速率。因此，膜並未由清潔過度地蝕刻，且因此清潔加工在可高度控制膜厚度之情況下執行。另外，膜可充分地充當蝕刻擋止膜或層間絕緣膜。
此外，如上所述，介於執行供應製程氣體之時段T1及T2之間的停止供應製程氣體之時段T2及T4不僅用作淨化步驟P1及P2，而且用作重組膜品質之時段。直接在此等時段中之每一者之前所形成之SiCN膜之表面在此時段中重組，藉此改良膜品質。因此，進一步降低SiCN膜之蝕刻速率。重組加工在原子級下之效應被認為如下。具體而言，當形成含有碳原子之SiCN膜時，由DCS氣體衍生之Cl原子中之一些並未解除吸附而是以活化狀態鍵結至此薄膜之最上層表面。在停止供應DCS氣體之時段T2及T4期間，由C2H4或NH3氣體衍生之C原子或N原子置換薄膜之最上層表面上之Cl原子，且減少膜中之Cl組份，藉此降低蝕刻速率。特定而言，當使用C2H4氣體時，引入膜中之C原子之數目增加，藉此進一步降低蝕刻速率。
膜形成加工之加工條件如下。DCS氣體之流率經設定為處於500至5,000sccm之範圍內，例如處於1,000sccm(1 slm)下。NH3氣體之流率經設定為處於100至10,000sccm之範圍內，例如處於1,000sccm下。C2H4氣體之流率經設定為處於100至5,000sccm之範圍內，例如處於500sccm下。C2H4氣體之流率經設定為不超過DCS氣體之流率之三倍。此情況歸因於若用作碳氫化物氣體之C2H4氣體之流率過高，則膜品質不當地急劇降低。
加工溫度比一般CVD加工低，且經設定為處於300至700℃之範圍內，且較佳為550至650℃之範圍，諸如630℃。若加工溫度低於300℃，則因為幾乎不導致任何反應，所以基本上不沈積膜。若加工溫度高於700℃，則沈積低品質CVD膜，且諸如金屬膜之現有膜遭受熱損傷。
加工壓力經設定為處於13Pa(0.1托)至1,330Pa(10托)之範圍內，且較佳為40Pa(0.3托)至266Pa(2托)之範圍。舉例而言，加工壓力在第一時段(吸附步驟)T1期間經設定為1托，且在第三時段(氮化步驟)T3期間經設定為10托。若加工壓力低於13Pa，則膜形成速率變得低於實用水準。另一方面，若加工壓力超過1,330Pa，則反應模式自吸附反應變換成氣相反應，其接著變得遍及於晶圓W上。此情況為不當的，因為膜之基板間均一性及平面均一性劣化，且歸因於氣相反應之顆粒之數目突然增加。
展示於圖3A中之時序圖包括兩個淨化步驟P1及P2，但其可部分地或完全地省略。圖3B展示第一實施例之修改1之時序圖，其中省略圖3A中之第一淨化步驟P1。在此情形下，一個週期由時段T1、T3及T4形成。具體而言，第一及第三製程氣體供應步驟80及88之後直接為第二製程氣體供應步驟84而無淨化步驟插入其間，且接著執行淨化步驟P2。
圖3C展示第一實施例之修改2之時序圖，其中省略圖3A中之兩淨化步驟P1及P2。在此情形下，一個週期由時段T1及T3形成。具體而言，完成一個週期以使得第一及第三製程氣體供應步驟80及88之後直接為第二製程氣體供應步驟84而無淨化步驟插入其間。另外，雖然未展示於圖式中，但第一實施例之修改3經安排以使得僅省略圖3A中之最後淨化步驟P2。根據淨化步驟部分地或完全地省略之膜形成方法，處理速率增加較多，藉此改良產量。
為控制由此形成之SiCN膜之碳含量，可調整第三製程氣體供應步驟88之長度，亦即C2H4吸附時間；及/或第二製程氣體供應步驟84之長度，亦即氮化時間。
<對SiCN膜之檢查>
作為當前實例，使用根據第一實施例之膜形成方法，同時調整第二及/或第三製程氣體供應步驟84及/或88之長度以形成具有碳濃度(含量)之不同值的SiCN膜。作為對照實例CE1，在不供應C2H4氣體之情況下形成SiN膜。作為對照實例CE2，藉由使用電漿來形成SiN膜(根據US 2007/167028 A1之揭示內容之膜形成方法)。由此形成之膜中之每一者以稀氫氟酸DHF(200：1)蝕刻。
圖4為展示由實驗獲得之SiCN膜之碳含量與蝕刻速率之間的關係的圖表。如圖4中所示，對照實例CE1(不含有碳之SiN膜)提供0.6nm/min之極高蝕刻速率。對照實例CE2(藉由使用電漿形成之SiCN膜)具有至多約3.5%之碳濃度，且提供0.35nm/min之顯著蝕刻速率。
另一方面，在根據第一實施例之膜形成方法之情況下，SiCN膜中之碳濃度極大地增加且可藉由條件調整而控制在15.2%至28.5%之範圍內。作為由根據第一實施例之膜形成方法所形成之SiCN膜之代表，圖4展示與具有15.2%之碳濃度之第一當前實例PE1、具有26.2%之碳濃度之第二當前實例PE2及具有28.5%之碳濃度之第三當前實例PE3有關的數據。第一、第二、第三當前實例PE1、PE2及PE3提供0.22至0.1nm/min範圍內之蝕刻速率，其充分低於對照實例CE1及CE2之彼等蝕刻速率。
<第二實施例>
圖5A為展示根據本發明之第二實施例之膜形成方法之氣體供應的時序圖。如圖5A中所示，根據此實施例之膜形成方法經安排以使得第一製程氣體之供應(DCS供應)以與圖3A中所示之第一實施例相同之時序來執行，且第二製程氣體之供應(NH3供應)及第三製程氣體之供應(C2H4供應)以與圖3A中所示之方法相比彼此互換之時序來執行。
具體而言，第一時段T1經安排以在停止將第三製程氣體供應至製程場5之時，執行將第一及第二製程氣體供應至製程場5(第一及第二製程氣體供應步驟80及84)。第二時段T2經安排以停止將第一、第二及第三製程氣體供應至製程場5(淨化步驟P1)。第三時段T3經安排以在停止將第一及第二製程氣體供應至製程場5之時，執行將第三製程氣體供應至製程場5(第三製程氣體供應步驟88)。第四時段T2經安排以停止將第一、第二及第三製程氣體供應至製程場5(淨化步驟P2)。
此實施例亦可提供與第一實施例相同之效應，亦即雖然膜形成溫度經設定為較低，但可能將較大量之碳引入所形成之SiCN膜中。因此，降低SiCN膜之蝕刻速率，且因此清潔加工在可高度控制膜厚度之情況下執行。另外，SiCN膜可充分地充當用於特定目的之絕緣膜，諸如蝕刻擋止膜或層間絕緣膜。
展示於圖5A中之時序圖包括兩個淨化步驟P1及P2，但其可部分地或完全地省略。圖5B展示第二實施例之修改1之時序圖，其中省略圖5A中之第一淨化步驟P1。在此情形下，一個週期由時段T1、T3及T4形成。具體而言，第一及第二製程氣體供應步驟80及84之後直接為第三製程氣體供應步驟88而無淨化步驟插入其間，且接著執行淨化步驟P2。
圖5C展示第二實施例之修改2之時序圖，其中省略圖5A中之兩淨化步驟P1及P2。在此情形下，一個週期由時段T1及T3形成。具體而言，完成一個週期以使得第一及第二製程氣體供應步驟80及84之後直接為第三製程氣體供應步驟88而無淨化步驟插入其間。另外，雖然未展示於圖式中，但第二實施例之修改3經安排以使得僅省略圖5A中之最後淨化步驟P2。根據淨化步驟部分地或完全地省略之膜形成方法，處理速率增加較多，藉此改良產量。
<第三實施例>
圖6A為展示根據本發明之第三實施例之膜形成方法之氣體供應的時序圖。如圖6A中所示，根據此實施例之膜形成方法經安排以交替地重複第一至第六時段T1至T6。將包含第一至第六時段T1至T6之週期重複若干次，且層疊由各別批次所形成之SiCN薄膜，藉此達到具有目標厚度之SiCN膜。
具體而言，第一時段T1經安排以在停止將第二及第三製程氣體供應至製程場5之時，執行將第一製程氣體供應至製程場5(第一製程氣體供應步驟80)。第二時段T2經安排以停止將第一、第二及第三製程氣體供應至製程場5(淨化步驟P1)。第三時段T3經安排以在停止將第一及第二製程氣體供應至製程場5之時，執行將第三製程氣體供應至製程場5(第三製程氣體供應步驟88)。第四時段T4經安排以停止將第一、第二及第三製程氣體供應至製程場5(淨化步驟P2)。第五時段T5經安排以在停止將第一及第三製程氣體供應至製程場5之時，執行將第二製程氣體供應至製程場5(第二製程氣體供應步驟84)。第六時段T6經安排以停止將第一、第二及第三製程氣體供應至製程場5(淨化步驟P3)。
舉例而言，第一至第四時段T1至T4經設定為具有與第一實施例之彼等時段相同之長度，而第五時段T5經設定為約6秒，且第六時段T6經設定為約5秒。此實施例亦可提供與第一實施例相同之效應，亦即雖然膜形成溫度經設定為較低，但可將較大量之碳引入所形成之SiCN膜中。
展示於圖6A中之時序圖包括三個淨化步驟P1、P2及P3，但其可部分地或完全地省略。圖6B展示第三實施例之修改1之時序圖，其中省略圖6A中之第二淨化步驟P2。在此情形下，一個週期由時段T1、T2、T3、T5及T6形成。具體而言，第三製程氣體供應步驟88之後直接為第二製程氣體供應步驟84而無淨化步驟插入其間。
圖6C展示第三實施例之修改2之時序圖，其中省略圖6A中之第一及第二淨化步驟P1及P2。在此情形下，一個週期由時段T1、T3、T5及T6形成。
圖6D展示第三實施例之修改3之時序圖，其中省略圖6A中之第一至第三淨化步驟P1至P3。在此情形下，一個週期由時段T1、T3及T5形成。
<第四實施例>
圖7A為展示根據本發明之第四實施例之膜形成方法之氣體供應的時序圖。如圖7A中所示，根據此實施例之膜形成方法經安排以與圖6A中所示之第三實施例之膜形成方法相同，除了第二製程氣體之供應(NH3供應)不僅在第五時段T5中執行而且在第一時段T1中執行以外。換言之，第二製程氣體供應步驟84在一個週期中執行兩次(複數次)。此複數次之數目可進一步增加。
此實施例亦可提供如第一實施例之相同效應，亦即雖然膜形成溫度經設定為較低，但可將較大量之碳引入所形成之SiCN膜中。
展示於圖7A中之時序圖包括三個淨化步驟P1、P2及P3，但其可部分地或完全地省略。圖7B展示第四實施例之修改1之時序圖，其中省略圖7A中之第二淨化步驟P2。在此情形下，一個週期由時段T1、T2、T3、T5及T6形成。具體而言，第三製程氣體供應步驟88之後直接為第二製程氣體供應步驟84而無淨化步驟插入其間。
圖7C展示第四實施例之修改2之時序圖，其中省略圖7A中之第一及第二淨化步驟P1及P2。在此情形下，一個週期由時段T1、T3、T5及T6形成。
圖7D展示第四實施例之修改3之時序圖，其中省略圖7A中之第一至第三淨化步驟P1至P3。在此情形下，一個週期由時段T1、T3及T5形成。
<第五實施例>
圖8A為展示根據本發明之第五實施例之膜形成方法之氣體供應的時序圖。如圖8A中所示，根據此實施例之膜形成方法經安排以與圖6A中所示之第三實施例之膜形成方法相同，除了第三製程氣體之供應(C2H4供應)不僅在第三時段T3中執行而且在第一時段T1中執行以外。換言之，第三製程氣體供應步驟88在一個週期中執行兩次(複數次)。此複數次之數目可進一步增加。
此實施例亦可提供與第一實施例相同之效應，亦即雖然膜形成溫度經設定為較低，但可將較大量之碳引入所形成之SiCN膜中。
展示於圖8A中之時序圖包括三個淨化步驟P1、P2及P3，但其可部分地或完全地省略。圖8B展示第五實施例之修改1之時序圖，其中省略圖8A中之第二淨化步驟P2。在此情形下，一個週期由時段T1、T2、T3、T5及T6形成。具體而言，第三製程氣體供應步驟88之後直接為第二製程氣體供應步驟84而無淨化步驟插入其間。
圖8C展示第五實施例之修改2之時序圖，其中省略圖8A中之第一及第二淨化步驟P1及P2。在此情形下，一個週期由時段T1、T3、T5及T6形成。第三製程氣體供應步驟88之兩個時段為連續的，且因此變得總計比第一製程氣體供應步驟80長。
圖8D展示第五實施例之修改3之時序圖，其中省略圖8A中之第一至第三淨化步驟P1至P3。在此情形下，一個週期由時段T1、T3及T5形成。
<第六實施例>
圖9A為展示根據本發明之第六實施例之膜形成方法之氣體供應的時序圖。如圖9A中所示，根據此實施例之膜形成方法經安排以與圖6A中所示之第三實施例之膜形成方法相同，除了第二製程氣體之供應(NH3供應)不僅在第五時段T5中執行而且在第一時段T1中執行，且第三製程氣體之供應(C2H4供應)不僅在第三時段T3中執行而且在第一時段T1中執行以外。換言之，第二製程氣體供應步驟84及第三製程氣體供應步驟88中之每一者在一個週期中執行兩次(複數次)。此複數次之數目可進一步增加。
此實施例亦可提供與第一實施例相同之效應，亦即雖然膜形成溫度經設定為較低，但可將較大量之碳引入所形成之SiCN膜中。
展示於圖9A中之時序圖包括三個淨化步驟P1、P2及P3，但其可部分地或完全地省略。圖9B展示第六實施例之修改1之時序圖，其中省略圖9A中之第二淨化步驟P2。在此情形下，一個週期由時段T1、T2、T3、T5及T6形成。具體而言，第三製程氣體供應步驟88之後直接為第二製程氣體供應步驟84而無淨化步驟插入其間。
圖9C展示第六實施例之修改2之時序圖，其中省略圖9A中之第一及第二淨化步驟P1及P2。在此情形下，一個週期由時段T1、T3、T5及T6形成。
圖9D展示第六實施例之修改3之時序圖，其中省略圖9A中之第一至第三淨化步驟P1至P3。在此情形下，一個週期由時段T1、T3及T5形成。
<第七實施例>
圖10A為展示根據本發明之第七實施例之膜形成方法之氣體供應的時序圖。如圖10A中所示，根據此實施例之膜形成方法經安排以與圖3A中所示之第一實施例之膜形成方法相同，除了第二製程氣體之供應(NH3供應)不僅在第三時段T3中執行而且在第一時段T1中執行，且第三製程氣體之供應(C2H4供應)不僅在第一時段T1中執行而且在第三時段T3中執行以外。換言之，第二製程氣體供應步驟84及第三製程氣體供應步驟88中之每一者在一個週期中執行兩次(複數次)。此複數次之數目可進一步增加。
此實施例亦可提供與第一實施例相同之效應，亦即雖然膜形成溫度經設定為較低，但可將較大量之碳引入所形成之SiCN膜中。
展示於圖10A中之時序圖包括兩個淨化步驟P1及P2，但其可部分地或完全地省略。圖10B展示第七實施例之修改1之時序圖，其中省略圖10A中之第一淨化步驟P1。在此情形下，一個週期由時段T1、T3及T4形成。具體而言，一起執行之第一、第二及第三製程氣體供應步驟80、84及88之後直接為一起執行之第二及第三製程氣體供應步驟84及88而無淨化步驟插入其間，且接著執行淨化步驟P2。
圖10C展示第七實施例之修改2之時序圖，其中省略圖10A中之兩個淨化步驟P1及P2。在此情形下，一個週期由時段T1及T3形成。具體而言，此實施例經安排以在連續執行第二製程氣體(NH3)及第三製程氣體(C2H4)之供應之時，交替地執行及停止第一製程氣體之供應(DCS)。另外，雖然未展示於圖式中，但第七實施例之修改3經安排以使得僅省略圖10A中之最後淨化步驟P2。
<第八實施例>
圖11A為展示根據本發明之第八實施例之膜形成方法之氣體供應的時序圖。如圖11A中所示，根據此實施例之膜形成方法經安排以與圖5A中所示之第二實施例之膜形成方法相同，除了第二製程氣體之供應(NH3供應)不僅在第一時段T1中執行而且在第三時段T3中執行以外。換言之，第二製程氣體供應步驟84在一個週期中執行兩次(複數次)。此複數次之數目可進一步增加。
此實施例亦可提供與第一實施例相同之效應，亦即雖然膜形成溫度經設定為較低，但可將較大量之碳引入所形成之SiCN膜中。
展示於圖11A中之時序圖包括兩個淨化步驟P1及P2，但其可部分地或完全地省略。圖11B展示第八實施例之修改1之時序圖，其中省略圖11A中之第一淨化步驟P1。在此情形下，一個週期由時段T1、T3及T4形成。具體而言，一起執行之第一及第二製程氣體供應步驟80及84之後直接為一起執行之第二及第三製程氣體供應步驟84及88而無淨化步驟插入其間，且接著執行淨化步驟P2。
圖11C展示第八實施例之修改2之時序圖，其中省略圖11A中之兩個淨化步驟P1及P2。在此情形下，一個週期由時段T1及T3形成。具體而言，此實施例經安排以在連續執行第二製程氣體(NH3)之供應之時，交替地執行及停止第一製程氣體(DCS)及第三製程氣體(C2H4)中之每一者之供應。另外，雖然未展示於圖式中，但第八實施例之修改3經安排以使得僅省略圖11A中之最後淨化步驟P2。
<第九實施例>
圖12A為展示根據本發明之第九實施例之膜形成方法之氣體供應的時序圖。如圖12A中所示，根據此實施例之膜形成方法經安排以與圖3A中所示之第一實施例之膜形成方法相同，除了第三製程氣體之供應(C2H4供應)在第三時段T3中而非在第一時段T1中執行以外。
此實施例亦可提供與第一實施例相同之效應，亦即雖然膜形成溫度經設定為較低，但可將較大量之碳引入所形成之SiCN膜中。
展示於圖12A中之時序圖包括兩個淨化步驟P1及P2，但其可部分地或完全地省略。圖12B展示第九實施例之修改1之時序圖，其中省略圖12A中之第一淨化步驟P1。在此情形下，一個週期由時段T1、T3及T4形成。具體而言，第一製程氣體供應步驟80之後直接為一起執行之第二及第三製程氣體供應步驟84及88而無淨化步驟插入其間，且接著執行淨化步驟P2。
圖12C展示第九實施例之修改2之時序圖，其中省略圖12A中之兩個淨化步驟P1及P2。在此情形下，一個週期由時段T1及T3形成。具體而言，完成一個週期以使得第一製程氣體供應步驟80之後直接為一起執行之第二及第三製程氣體供應步驟84及88而無淨化步驟插入其間。另外，雖然未展示於圖式中，但第九實施例之修改3經安排以使得僅省略圖12A中之最後淨化步驟P2。
<第十實施例>
圖13A為展示根據本發明之第十實施例之膜形成方法之氣體供應的時序圖。如圖13A中所示，根據此實施例之膜形成方法經安排以與圖3A中所示之第一實施例之膜形成方法相同，除了第三製程氣體之供應(C2H4供應)不僅在第一時段T1中執行而且在第三時段T3中執行以外。換言之，第三製程氣體供應步驟88在一個週期中執行兩次(複數次)。此複數次之數目可進一步增加。
此實施例亦可提供與第一實施例相同之效應，亦即雖然膜形成溫度經設定為較低，但可將較大量之碳引入所形成之SiCN膜中。
展示於圖13A中之時序圖包括兩個淨化步驟P1及P2，但其可部分地或完全地省略。圖13B展示第十實施例之修改1之時序圖，其中省略圖13A中之第一淨化步驟P1。在此情形下，一個週期由時段T1、T3及T4形成。具體而言，一起執行之第一及第三製程氣體供應步驟80及88之後直接為一起執行之第二及第三製程氣體供應步驟84及88而無淨化步驟插入其間，且接著執行淨化步驟P2。
圖13C展示第十實施例之修改2之時序圖，其中省略圖13A中之兩個淨化步驟P1及P2。在此情形下，一個週期由時段T1及T3形成。具體而言，此實施例經安排以在連續執行第三製程氣體(C2H4)之供應之時，交替地執行及停止第一製程氣體(DCS)及第二製程氣體(NH3)中之每一者之供應。另外，雖然未展示於圖式中，但第十實施例之修改3經安排以使得僅省略圖13A中之最後淨化步驟P2。
<膜形成裝置之修改>
圖14為展示用於根據一修改之膜形成裝置中之氣體供應管路之部分的結構圖。如圖14中所示，第三製程氣體供應管路28之氣體通路48具有自流率控制器48B及開關閥48A向下游依照如下順序之具有某一容積之儲存槽48C及第二開關閥48D。第一製程氣體供應管路30之氣體通路50具有自流率控制器50B及開關閥50A向下游依照如下順序之具有某一容積之儲存槽50C及第二開關閥50D。儲存槽48C及50C中之每一者具有(例如)約200至5,000毫升之容積。
根據此修改，膜形成方法可經安排以在停止將製程氣體供應至製程場5之時將待隨後供應至製程場5之量的製程氣體儲存於儲存槽48C或50C中，且接著在下一供應步驟中立刻將由此儲存於儲存槽48C或50C中之氣體供應至製程場5。在此情形下，可在較短時間中將較大量之製程氣體供應至製程場5，藉此減少吸附時間。將製程氣體供應至製程場5之開始與停止之間的切換由第二開關閥48D或50D開啟/閉合來執行，而將製程氣體儲存在儲存槽48C或50C中之開始及停止之間的切換由上游開關閥48A或50A之開啟/閉合來執行。第二開關閥48D或50D之開啟/閉合由控制部74來控制(參見圖1)。上游開關閥48A或50A可經設定於正常開啟狀態中，或僅當將氣體儲存於儲存槽48C或50C中時經設定於開啟狀態中。
在此修改中，第三製程氣體供應管路28之氣體通路48及第一製程氣體供應管路30之氣體通路50兩者分別具有儲存槽48C及50C以及開關閥48D及50D。然而，氣體通路中之僅一者具有儲存槽。是否放置儲存槽48C及50C可根據供應製程氣體之方式確定。當省略儲存槽48C及50C中之一者時，改變根據下列實施例中之每一者之膜形成方法以便不執行相應製程氣體之儲存步驟。
<第十一實施例>
圖15A為展示根據本發明之第十一實施例之膜形成方法之氣體供應的時序圖。如圖15A中所示，根據此實施例之膜形成方法經安排以如圖3A中所示之第一實施例般交替地重複第一至第四時段T1至T4。將包含第一至第四時段T1至T4之週期重複若干次，且層疊由各別批次所形成之SiCN薄膜，藉此達到具有目標厚度之SiCN膜。
具體而言，第一時段T1經安排以執行在停止將第二製程氣體(NH3)供應至製程場5之時，將第一及第三製程氣體(DCS及C2H4)供應至製程場5(第一及第三製程氣體供應步驟80及88)。第二時段T2經安排以停止將第一、第二及第三製程氣體供應至製程場5(淨化步驟P1)。第三時段T3經安排以在停止將第一及第三製程氣體供應至製程場5之時，執行將第二製程氣體供應至製程場5(第二製程氣體供應步驟84)。第四時段T4經安排以停止將第一、第二及第三製程氣體供應至製程場5(淨化步驟P2)。
另外，在停止將第一製程氣體供應至製程場5之第一製程氣體停止步驟82內，執行將第一製程氣體儲存在儲存槽50C中之第一製程氣體儲存步驟94。類似地，在停止將第三製程氣體供應至製程場5之第三製程氣體停止步驟90內，執行將第三製程氣體儲存在儲存槽48C中之第三製程氣體儲存步驟96。
在展示於圖15A中之時序圖中，在第三時段T3中執行第一及第三製程氣體儲存步驟94及96，但可分別在第一及第三製程氣體停止步驟82及90內之任何時序中執行步驟94及96。具體而言，第一及第三製程氣體儲存步驟94及96中之每一者可經設定在任何位置處，且可具有第二至第四時段T2至T4內之任何長度。對於第一週期，較佳將各別製程氣體預先儲存於儲存槽50C及48C中。此等情況為以下第十二至第二十實施例所共有。
如上所述，此膜形成方法經安排以在停止將第一及第三製程氣體供應至製程場5之時將各自具有待隨後供應至製程場5之量的第一及第三製程氣體儲存於儲存槽50C及48C中，且接著在下一供應步驟中立刻將由此儲存於儲存槽50C及48C中之氣體供應至製程場5。在此情形下，可在較短時間中將較大量之製程氣體供應至製程場5，藉此減少吸附時間(時段T1之長度)且改良產量。另外，當將第一及第三製程氣體供應至製程場5時，排放通道上之壓力調整閥(圖1中之閥單元78)之開度可經設定為較小以增加製程容器4中之氣體量。
圖15B展示第十一實施例之修改1之時序圖，其中省略圖15A中之第一淨化步驟P1。在此情形下，一個週期由時段T1、T3及T4形成。在第四時段T4中執行第一及第三製程氣體儲存步驟94及96。
圖15C展示第十一實施例之修改2之時序圖，其中省略圖15A中之兩個淨化步驟P1及P2。在此情形下，一個週期由時段T1及T3形成。在第四時段T3中執行第一及第三製程氣體儲存步驟94及96。
<第十二實施例>
圖16A為展示根據本發明之第十二實施例之膜形成方法之氣體供應的時序圖。如圖16A中所示，根據此實施例之膜形成方法經安排以使得第一製程氣體之供應(DCS供應)以與圖15A中所示之第十一實施例相同之時序來執行，且第二製程氣體之供應(NH3供應)及第三製程氣體之供應(C2H4供應)以與圖15A中所示之方法相比彼此互換之時序來執行。另外，在第二時段T2中執行第三製程氣體儲存步驟96時，並不執行第一製程氣體儲存步驟94。
圖16B展示第十二實施例之修改1之時序圖，其中省略圖16A中之第一淨化步驟P1。在此情形下，一個週期由時段T1、T3及T4形成。在第一時段T1中執行第三製程氣體儲存步驟96。
圖16C展示第十二實施例之修改2之時序圖，其中省略圖16A中之兩個淨化步驟P1及P2。在此情形下，一個週期由時段T1及T3形成。在第一時段T1中執行第三製程氣體儲存步驟96。
此實施例亦可提供與第十一實施例相同之效應。另外，此實施例亦可經安排以利用如第十一實施例中所述之第一製程氣體儲存步驟94。
<第十三實施例>
圖17A為展示根據本發明之第十三實施例之膜形成方法之氣體供應的時序圖。如圖17A中所示，根據此實施例之膜形成方法經安排以如圖6A中所示之第三實施例般交替地重複第一至第六時段T1至T6。將包含第一至第六時段T1至T6之週期重複若干次，且層疊由各別批次所形成之SiCN薄膜，藉此達到具有目標厚度之SiCN膜。
具體而言，第一時段T1經安排以在停止將第二及第三製程氣體供應至製程場5之時，執行將第一製程氣體供應至製程場5(第一製程氣體供應步驟80)。第二時段T2經安排以停止將第一、第二及第三製程氣體供應至製程場5(淨化步驟P1)。第三時段T3經安排以在停止將第一及第二製程氣體供應至製程場5之時，執行將第三製程氣體供應至製程場5(第三製程氣體供應步驟88)。第四時段T4經安排以停止將第一、第二及第三製程氣體供應至製程場5(淨化步驟P2)。第五時段T5經安排以在停止將第一及第三製程氣體供應至製程場5之時，執行將第二製程氣體供應至製程場5(第二製程氣體供應步驟84)。第六時段T6經安排以停止將第一、第二及第三製程氣體供應至製程場5(淨化步驟P3)。
另外，在停止將第一製程氣體供應至製程場5之第一製程氣體停止步驟82內，執行將第一製程氣體儲存在儲存槽50C中之第一製程氣體儲存步驟94。類似地，在停止將第三製程氣體供應至製程場5之第三製程氣體停止步驟90內，執行將第三製程氣體儲存在儲存槽48C中之第三製程氣體儲存步驟96。
在展示於圖17A中之時序圖中，在第四時段T4中執行第一及第三製程氣體儲存步驟94及96，但可分別在第一及第三製程氣體停止步驟82及90內之任何時序中執行步驟94及96。具體而言，第一及第三製程氣體儲存步驟94及96中之每一者可設定在任何位置處，且可具有第二至第六時段T2至T6內之任何長度。
圖17B展示第十三實施例之修改1之時序圖，其中省略圖17A中之第二淨化步驟P2。在此情形下，一個週期由時段T1、T2、T3、T5及T6形成。在第五時段T5中執行第一及第三製程氣體儲存步驟94及96。
圖17C展示第十三實施例之修改2之時序圖，其中省略圖17A中之第一及第二淨化步驟P1及P2。在此情形下，一個週期由時段T1、T3、T5及T6形成。在第六時段T6中執行第一及第三製程氣體儲存步驟94及96。
圖17D展示第十三實施例之修改3之時序圖，其中省略圖17A中之第一至第三淨化步驟P1至P3。在此情形下，一個週期由時段T1、T3及T5形成。在第五時段T5中執行第一及第三製程氣體儲存步驟94及96。
此實施例亦可提供與第十一實施例相同之效應。
<第十四實施例>
圖18A為展示根據本發明之第十四實施例之膜形成方法之氣體供應的時序圖。如圖18A中所示，根據此實施例之膜形成方法經安排以與圖17A中所示之第十三實施例之膜形成方法相同，除了第二製程氣體之供應(NH3供應)不僅在第五時段T5中執行而且在第一時段T1中執行，且在第二時段T2中執行第三製程氣體儲存步驟96時並不執行第一製程氣體儲存步驟94以外。
圖18B展示第十四實施例之修改1之時序圖，其中省略圖18A中之第二淨化步驟P2。在此情形下，一個週期由時段T1、T2、T3、T5及T6形成。在第二時段T2中執行第三製程氣體儲存步驟96。
圖18C展示第十四實施例之修改2之時序圖，其中省略圖18A中之第一及第二淨化步驟P1及P2。在此情形下，一個週期由時段T1、T3、T5及T6形成。在第一時段T1中執行第三製程氣體儲存步驟96。
圖18D展示第十四實施例之修改3之時序圖，其中省略圖18A中之第一至第三淨化步驟P1至P3。在此情形下，一個週期由時段T1、T3及T5形成。在第一時段T1中執行第三製程氣體儲存步驟96。
此實施例亦可提供與第十一實施例相同之效應。另外，此實施例亦可經安排以利用如第十一實施例中所述之第一製程氣體儲存步驟94。
<第十五實施例>
圖19A為展示根據本發明之第十五實施例之膜形成方法之氣體供應的時序圖。如圖19A中所示，根據此實施例之膜形成方法經安排以與圖17A中所示之第十三實施例之膜形成方法相同，除了第三製程氣體之供應(C2H4供應)不僅在第三時段T3中執行而且在第一時段T1中執行，且在第二及第五時段T2及T5中執行第三製程氣體儲存步驟96之時在第五時段T5中執行第一製程氣體儲存步驟94以外。在此情形下，第二時段T2需要包括第三製程氣體儲存步驟96以便為直接在其後之第三製程氣體供應步驟88作準備。
圖19B展示第十五實施例之修改1之時序圖，其中省略圖19A中之第二淨化步驟P2。在此情形下，一個週期由時段T1、T2、T3、T5及T6形成。在第二及第五時段T2及T5中執行第三製程氣體儲存步驟96之時，在第五時段T5中執行第一製程氣體儲存步驟94。
圖19C展示第十五實施例之修改2之時序圖，其中省略圖19A中之第一及第二淨化步驟P1及P2。在此情形下，一個週期由時段T1、T3、T5及T6形成。僅在第五時段T5中執行第一及第三製程氣體儲存步驟94及96。
圖19D展示第十五實施例之修改3之時序圖，其中省略圖19A中之第一至第三淨化步驟P1至P3。在此情形下，一個週期由時段T1、T3及T5形成。僅在第五時段T5中執行第一及第三製程氣體儲存步驟94及96。
此實施例亦可提供與第十一實施例相同之效應。
<第十六實施例>
圖20A為展示根據本發明之第十六實施例之膜形成方法之氣體供應的時序圖。如圖20A中所示，根據此實施例之膜形成方法經安排以與圖17A中所示之第十三實施例之膜形成方法相同，除了第二製程氣體之供應(NH3供應)不僅在第五時段T5中執行而且在第一時段T1中執行，第三製程氣體之供應(C2H4供應)不僅在第三時段T3中執行而且在第一時段T1中執行，且在第二及第五時段T2及T5中執行第三製程氣體儲存步驟96之時並不執行第一製程氣體儲存步驟94以外。在此情形下，第二時段T2需要包括第三製程氣體儲存步驟96以便為直接在其後之第三製程氣體供應步驟88作準備。
圖20B展示第十六實施例之修改1之時序圖，其中省略圖20A中之第二淨化步驟P2。在此情形下，一個週期由時段T1、T2、T3、T5及T6形成。在第二及第六時段T2及T6中執行第三製程氣體儲存步驟96。
圖20C展示第十六實施例之修改2之時序圖，其中省略圖20A中之第一及第二淨化步驟P1及P2。在此情形下，一個週期由時段T1、T3、T5及T6形成。在第五及第六時段T5及T6中執行第三製程氣體儲存步驟96。
圖20D展示第十六實施例之修改3之時序圖，其中省略圖20A中之第一至第三淨化步驟P1至P3。在此情形下，一個週期由時段T1、T3及T5形成。僅在第五時段T5中執行第三製程氣體儲存步驟96。
此實施例亦可提供與第十一實施例相同之效應。另外，此實施例亦可經安排以利用如第十一實施例中所述之第一製程氣體儲存步驟94。
<第十七實施例>
圖21A為展示根據本發明之第十七實施例之膜形成方法之氣體供應的時序圖。如圖21A中所示，根據此實施例之膜形成方法經安排以與圖15A中所示之第十一實施例之膜形成方法相同，除了第二製程氣體之供應(NH3供應)不僅在第三時段T3中執行而且在第一時段T1中執行，第三製程氣體之供應(C2H4供應)不僅在第一時段T1中執行而且在第三時段T3中執行，且在第二及第四時段T2及T4中執行第三製程氣體儲存步驟96之時在第四時段T4中執行第一製程氣體儲存步驟94以外。在此情形下，第二時段T2需要包括第三製程氣體儲存步驟96以便為直接在其後之第三製程氣體供應步驟88作準備。
圖21B展示第十七實施例之修改1之時序圖，其中省略圖21A中之第一淨化步驟P1。在此情形下，一個週期由時段T1、T3及T4形成。僅在第四時段T4中執行第一及第三製程氣體儲存步驟94及96。
圖21C展示第十七實施例之修改2之時序圖，其中省略圖21A中之兩個淨化步驟P1及P2。在此情形下，一個週期由時段T1及T3形成。具體而言，此實施例經安排以在連續地執行第二製程氣體(NH3)及第三製程氣體(C2H4)之供應之時，交替地執行及停止第一製程氣體(DCS)之供應。因此，在第三時段T3中僅執行第一製程氣體儲存步驟94。
此實施例亦可提供與第十一實施例相同之效應。
<第十八實施例>
圖22A為展示根據本發明之第十八實施例之膜形成方法之氣體供應的時序圖。如圖22A中所示，根據此實施例之膜形成方法經安排以與圖16A中所示之第十二實施例之膜形成方法相同，除了第二製程氣體之供應(NH3供應)不僅在第一時段T1中執行而且在第三時段T3中執行以外。在第二時段T2中執行第三製程氣體儲存步驟96之時，並不執行第一製程氣體儲存步驟94。
圖22B展示第十八實施例之修改1之時序圖，其中省略圖22A中之第一淨化步驟P1。在此情形下，一個週期由時段T1、T3及T4形成。在第一時段T1中執行第三製程氣體儲存步驟96。
圖22C展示第十八實施例之修改2之時序圖，其中省略圖22A中之兩個淨化步驟P1及P2。在此情形下，一個週期由時段T1及T3形成。在第一時段T1中執行第三製程氣體儲存步驟96。
此實施例亦可提供與第十一實施例相同之效應。另外，此實施例亦可經安排以利用如第十一實施例中所述之第一製程氣體儲存步驟94。
<第十九實施例>
圖23A為展示根據本發明之第十九實施例之膜形成方法之氣體供應的時序圖。如圖23A中所示，根據此實施例之膜形成方法經安排以與圖15A中所示之第十一實施例之膜形成方法相同，除了第三製程氣體之供應(C2H4供應)在第三時段T3中執行而非在第一時段T1中執行，且在第二時段T2中執行第三製程氣體儲存步驟96之時並不執行第一製程氣體儲存步驟94以外。
圖23B展示第十九實施例之修改1之時序圖，其中省略圖23A中之第一淨化步驟P1。在此情形下，一個週期由時段T1、T3及T4形成。在第一時段T1中執行第三製程氣體儲存步驟96。
圖23C展示第十九實施例之修改2之時序圖，其中省略圖23A中之兩個淨化步驟P1及P2。在此情形下，一個週期由時段T1及T3形成。在第一時段T1中執行第三製程氣體儲存步驟96。
此實施例亦可提供與第十一實施例相同之效應。另外，此實施例亦可經安排以利用如第十一實施例中所述之第一製程氣體儲存步驟94。
<第二十實施例>
圖24A為展示根據本發明之第二十實施例之膜形成方法之氣體供應的時序圖。如圖24A中所示，根據此實施例之膜形成方法經安排以與圖15A中所示之第十一實施例之膜形成方法相同，除了第三製程氣體之供應(C2H4供應)不僅在第一時段T1中執行而且在第三時段T3中執行，且在第二及第四時段T2及T4中執行第三製程氣體儲存步驟96之時在第四時段T4中執行第一製程氣體儲存步驟94以外。在此情形下，第二時段T2需要包括第三製程氣體儲存步驟96以便為直接在其後之第三製程氣體供應步驟88作準備。
圖24B展示第二十實施例之修改1之時序圖，其中省略圖24A中之第一淨化步驟P1。在此情形下，一個週期由時段T1、T3及T4形成。僅在第四時段T4中執行第一及第三製程氣體儲存步驟94及96。
圖24C展示第二十實施例之修改2之時序圖，其中省略圖24A中之兩個淨化步驟P1及P2。在此情形下，一個週期由時段T1及T3形成。具體而言，此實施例經安排以在連續執行第三處理氣體(C2H4)之供應之時，交替地執行及停止第一製程氣體(DCS)及第二製程氣體(NH3)中之每一者之供應。因此，僅在第三時段T3中執行第一製程氣體儲存步驟94。
此實施例亦可提供與第十一實施例相同之效應。
<第一至第二十實施例所共有之情況>
上述實施例由形成SiCN膜之情形來例示，但膜可另外摻雜有雜質，諸如B(硼)。上述實施例由每一週期經安排以首先供應第一製程氣體(DCS)之情形來例示，但每一週期可經安排以首先供應第二製程氣體(NH3)或第三製程氣體(C2H4)。
展示於圖1及2中之裝置包括形成於製程容器4之側壁上之噴嘴接收凹槽60以容納噴嘴38、40及42。然而，當足以容納噴嘴之空間存在於製程容器4與晶圓邊緣之間時，可省略噴嘴接收凹槽60。
展示於圖1及2中之膜形成裝置具有單一管類型，但可使用包括同心安排之內管及外管之雙管類型之膜形成裝置。製程容器內之氣體流動並不限於橫向流動。舉例而言，本發明可應用於具有垂直製程容器之膜形成裝置，在該垂直製程容器中，氣體在垂直方向上自一端供應且自另一端排放以形成垂直流動。展示於圖1及2中之裝置為用於一起處理複數個晶圓之分批類型之膜形成裝置。或者，本發明可應用於用於逐一處理晶圓之單一基板類型之膜形成裝置。
在上述實施例中，第一製程氣體含有DCS氣體作為矽烷族氣體。在此方面，矽烷族氣體可為一或多種選自由以下氣體組成之群之氣體：二氯矽烷(DCS)、六氯二矽烷(HCD)、單矽烷(SiH4)、二矽烷(Si2Cl6)、六甲基二矽氮烷(HMDS)、四氯矽烷(TCS)、二矽烷胺(DSA)、三矽烷胺(TSA)、雙第三丁基胺基矽烷(BTBAS)及二異丙基胺基矽烷(DIPAS)。
在上述實施例中，第二製程氣體含有NH3氣體作為氮化氣體。在此方面，氮化氣體可為一或多種選自由以下氣體組成之群之氣體：氨(NH3)、氮(N2)、氧化二氮(N2O)及氧化氮(NO)。
在上述實施例中，第三製程氣體含有乙烯氣體作為碳氫化物氣體。在此方面，碳氫化物氣體可為一或多種選自由以下氣體組成之群之氣體：乙炔、乙烯、甲烷、乙烷、丙烷及丁烷。
目標基板並不限於半導體晶圓，且其可為另一基板，諸如LCD基板或玻璃基板。
熟習此項技術者將易於想起額外優點及修改。因此，本發明在其較廣泛態樣中並不限於本文中展示及描述之特定細節及代表性實施例。因此，在不偏離如附加申請專利範圍及其均等物所定義之本發明之一般概念的精神或範疇之情況下可作出各種修改。