TW201430909A - 不同表面上之膜層的製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種膜層的製造方法。製造方法包括至少以下步驟。提供一第一基板及一第二基板於一批次製程系統(batch processing system)中,第一基板係以一第一表面相鄰於第二基板之一第二表面,第一基板之第一表面具有一第一表面狀態,第二基板之第二表面具有一第二表面狀態,第一表面狀態和第二表面狀態係為不同。提供一預處理氣體(pretreatment gas)於基板之表面上,以轉換第一表面狀態和第二表面狀態至一第三表面狀態。提供一反應氣體,以形成一膜層於基板之具有第三表面狀態之表面上。
Description
本發明是有關於一種膜層的製造方法,且特別是有關於一種在不同表面上之膜層的製造方法。
在半導體結構中,氮化矽層常用來做為蝕刻阻擋層(etching stop layer)或做為硬式光阻(hard mask)。以原子層沈積法(atomic layer deposition,ALD)製成的氮化矽層具有良好的蝕刻阻擋特性,亦具有良好的單片晶圓內厚度均勻度(within wafer uniformity)。並且,可以製成超薄的膜層,因此大量應用在半導體結構中。
然而,在批次製程(batch process)中,以原子層沈積法製作氮化矽層於多個晶圓上時,經常發生多個晶圓上的形成的氮化矽層彼此之間的膜厚差異太大,也就是晶圓之間的氮化矽層膜厚不均勻。因此,相關業者均致力於研發並解決該問題。
本發明係有關於一種在不同表面上之膜層的製造方法。在形成膜層之前,先提供預處理氣體於多個基板表面上,使多個基板的表面均具有實質上相同的表面狀態,進而使膜層於各個基板表面上的生長速率可非常接近或是實質上相同,而能夠達到在不同基板上生成的膜厚之均勻度提升之效果。
根據本發明之一方面,提出一種批次製程(batch process)之膜層的製造方法。製造方法包括:提供一第一基板及一第二基板於一批次製程系統中,其中第一基板係以一第一表面相鄰於第二基板之一第二表面,第一基板之第一表面具有一第一表面狀態,第二基板之第二表面具有一第二表面狀態,第一表面狀態和第二表面狀態係為不同;提供一預處理氣體(pretreatment gas)於該些基板之該些表面上,以轉換第一表面狀態和第二表面狀態至一第三表面狀態;以及提供一反應氣體,以形成一膜層於該些基板之具有第三表面狀態之該些表面上。
根據本發明之另一方面,提出一種氮化物層的製造方法。製造方法包括:提供一第一基板及一第二基板,其中第一基板係以一第一表面相鄰於第二基板之一第二表面,第一基板之第一表面具有一第一表面狀態,第二基板之第二表面具有一第二表面狀態,第一表面狀態和第二表面狀態係為不同;在一第一操作壓力下,曝露(expose)第一基板之第一表面及第二基板之第二表面於一含氮預處理氣體(nitrogen-containing pretreatment gas)中;以及在一第二操作壓力下,以原子層沈積法形成一氮化物層於第一基板之第一表面及第二基板之第二表面上,其中第二操作壓力係小於第一操作壓力。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解,下文特舉實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下:
本發明實施例中,在形成膜層於多個基板的不同表面上之前,先提供預處理氣體於多個基板表面上,使多個基板的表面均具有實質上相同的表面狀態,進而使得膜層於各個基板表面上的生長速率可非常接近或是實質上相同,而能夠達到在不同基板上生成的膜厚之均勻度提升之效果。以下係參照所附圖式詳細敘述本發明之實施例。圖式中相同的標號係用以標示相同或類似之部分。需注意的是,圖式係已簡化以利清楚說明實施例之內容,圖式上的尺寸比例並非按照實際產品等比例繪製,因此並非作為限縮本發明保護範圍之用。
第1A~1B圖繪示本發明一實施例之膜層之製造方法的流程圖。請參照第1A圖,提供第一基板110及第二基板120,第一基板110係以第一表面110a相鄰於第二基板120之第二表面120b,第一基板110之第一表面110a具有一第一表面狀態,第二基板120之第二表面120b具有一第二表面狀態,第一表面狀態和第二表面狀態係為不同。
一實施例中,如第1A圖所示,第一基板110之相對於第一表面110a的第二表面110b可亦具有第一表面狀態,第二基板120相對於第二表面120b的第一表面120a可亦具有第二表面狀態。
接著,如第1A圖所示,提供預處理氣體(pretreatment gas)150於基板110和120之表面110a和120b上,以轉換第一表面狀態和第二表面狀態至一第三表面狀態。
實施例中,第一表面狀態、第二表面狀態及第三表面狀態分別係為富氧(oxygen rich)狀態、富氮(nitrogen rich)狀態、富碳(carbon rich)狀態及富矽(silicon rich)狀態之其中之一。一實施例中,第一表面狀態、第二表面狀態及第三表面狀態可以彼此完全不同;另一實施例中,第三表面狀態亦可以係與第一表面狀態或第二表面狀態相同。
實施例中,富氧狀態例如是指基板表面的材質包括含氧材料,例如是金屬氧化物(metal oxide);富氮狀態例如是指基板表面的材質包括含氮材料,例如是金屬氮化物(metal nitride);富碳狀態例如是指基板表面的材質包括含碳材料,例如是金屬碳化物(metal carbide);富矽狀態例如是指基板表面的材質包括含矽材料,例如是矽化物(silicide)。
一實施例中,如第1A圖所示,第一基板110例如包括矽層111、圖案層(pattern layer)113及氧化層115,圖案層113形成於矽層111上,氧化層115覆蓋矽層111及圖案層113,圖案層113例如是線路圖案(circuit pattern),氧化層115例如是氧化矽。第二基板120例如包括矽層121及氮化層123,氮化層123形成於矽層121上且覆蓋矽層121,氮化層123例如是氮化矽。本實施例中,第一基板110之氧化層115具有第一表面狀態,第二基板120之氮化層123具有第二表面狀態。也就是說,本實施例中,第一表面狀態是富氧狀態,第二表面狀態是富氮狀態。
一實施例中,預處理氣體150係為含氮預處理氣體(nitrogen-containing pretreatment gas),例如是氨氣(NH3)。
如此一來,本實施例中,經氨氣預處理之後形成的第三表面狀態是富氮狀態,經過預處理的基板表面例如是形成一層氮化層。實施例中,基板表面曝露於含氮預處理氣體中的時間大約是10分鐘。
實施例中,如第1A圖所示,更可提供第三基板130,第三基板130例如係以第一表面130a相鄰於第一基板110之第一表面110a。另一實施例中,第三基板130亦可以第一表面130a相鄰於第二基板120之第二表面120b(未繪示)。第三基板130之第一表面130a具有一第四表面狀態,第四表面狀態至少係不同於第一表面狀態或第二表面狀態。
實施例中,第四表面狀態係為富氧狀態、富氮狀態、富碳狀態及富矽狀態之其中之一。一實施例中,如第1A圖所示,第三基板130例如是矽層。本實施例中,第三基板130之矽層具有第四表面狀態。也就是說,本實施例中,第四表面狀態是富矽狀態。
一實施例中,例如是在一第一操作壓力下,曝露(expose)第一基板110之第一表面110a及第二基板120之第二表面120b於預處理氣體150(例如是含氮預處理氣體)中,以轉換第一表面狀態和第二表面狀態至第三表面狀態。實施例中,第一操作壓力例如係為大於0.2托(torr)。一實施例中,亦可在第一操作壓力下,曝露第三基板130之第一表面130a於預處理氣體150(例如是含氮預處理氣體)中,以轉換第四表面狀態至第三表面狀態。實施例中,第一基板110、第二基板120及第三基板130之表面例如
可同時曝露於預處理氣體150中。
接著,如第1B圖所示,提供反應氣體160,以形成膜層180於基板110和120之具有第三表面狀態之表面上,例如是經預處理過的第一基板110之第一表面110a及第二基板120之第二表面120b。實施例中,亦提供反應氣體160以形成膜層180於第三基板130之具有第三表面狀態之表面上,例如是第三基板130經預處理過之第一表面130a。實施例中,反應氣體160可同時提供至第一基板110、第二基板120及第三基板130之具有第三表面狀態之表面。
實施例中,例如係以化學氣相沈積法(chemical vapor deposition,CVD)或原子層沈積法(atomic layer deposition,ALD)將膜層180形成於基板110、120和/或130之表面上。
一實施例中,例如是在第二操作壓力下提供反應氣體160,且第二操作壓力小於第一操作壓力。實施例中,第一操作壓力例如係為大於0.2托,而第二操作壓力例如係為大約0.2托。換句話說,基板表面之預處理係於相對較高之壓力下進行。
一實施例中,例如是在第二操作壓力下,以原子層沈積法形成氮化物層180於基板110、120和/或130之具有第三表面狀態之表面上。
一實施例中,反應氣體160例如包括一第一反應氣體及一第二反應氣體。第一反應氣體和第二反應氣體係為不同。一實施例中,第一反應氣體和第二反應氣體可以同時
提供至基板上。另一實施例中,第一反應氣體和第二反應氣體亦可於不同時間點提供至基板上。
一實施例中,以原子層沈積法形成膜層180的操作溫度約為630℃,以原子層沈積法形成膜層180之製造方法例如包括以下步驟。
首先,曝露經預處理過的基板110、120表面於第一反應氣體中,例如是第一基板110之第一表面110a及第二基板120之第二表面120b。實施例中,第一反應氣體例如包括一氮源前驅物(nitrogen source precursor),例如是氨氣(NH3)。實施例中,亦曝露經預處理過的第三基板130表面於第一反應氣體中,例如是第三基板130之第一表面130a。實施例中,經預處理過的基板110、120和/或130表面例如是同時曝露於第一反應氣體中。
接著,吹洗(purge)基板110、120和/或130的表面以排淨第一反應氣體,例如是第一基板110之第一表面110a、第二基板120之第二表面120b及第三基板130之第一表面130a。實施例中,係以惰性氣體吹洗基板,例如是氮氣。
接著,曝露基板110、120和/或130的表面於第二反應氣體中,例如是前述之已經曝露於第一反應氣體中之第一基板110之第一表面110a、第二基板120之第二表面120b及第三基板130之第一表面130a。第二反應氣體與第一反應氣體係為不同,第二反應氣體例如包括一矽源前驅物(silicon source precursor),例如是二氯矽烷(dichlorosilane,DCS)。
接著,再次吹洗基板110、120和/或130的表面以排淨該第二反應氣體。實施例中,係以惰性氣體吹洗基板,例如是氮氣。
接著,重複上述曝露及吹洗之步驟直到形成膜層180。實施例中,膜層180係為一氮化物層,例如是氮化矽膜(SiN)。
另一實施例中,以原子層沈積法形成膜層180之製造方法,例如包括以下步驟。
首先,請參照上述實施例所述,曝露經預處理過的基板110、120和/或130的表面於第一反應氣體中,吹洗基板110、120和/或130的表面以排淨第一反應氣體,曝露經預處理過的基板110、120和/或130的表面於第二反應氣體中,以及再次吹洗基板110、120和/或130的表面以排淨該第二反應氣體。
接著,曝露經預處理過的基板110、120表面於一第三反應氣體中,第三反應氣體與第一反應氣體和第二反應氣體係為不同。第三反應氣體例如包括一碳源前驅物(carbon source precursor),例如是乙烯(C2H4)。實施例中,亦曝露經預處理過的第三基板130表面於第三反應氣體中,例如是第三基板130之第一表面130a。
接著,吹洗基板110、120和/或130的表面以排淨該第三反應氣體,例如是第一基板110之第一表面110a、第二基板120之第二表面120b及第三基板130之第一表面130a。實施例中,係以惰性氣體吹洗基板,例如是氮氣。
接著,重複上述曝露及吹洗之步驟直到形成膜層
180。實施例中,膜層180係為一碳氮化物層(carbon nitride),例如是碳氮化矽膜(SiCN)。
一實施例中,經預處理過的基板110、120和/或130的表面亦可同時曝露於第二反應氣體和第三反應氣體中,第三反應氣體與第一反應氣體和第二反應氣體係為不同。
第2圖繪示本發明一實施例之批次製程系統的示意圖。請參照第2圖,本發明之實施例之膜層製造方法可應用於批次製程中。如第2圖所示,批次製程系統100中可設置複數個基板,此些基板可以是不同類型的基板,根據製程的需要而設置在批次製程系統100的不同區域中,例如是區域P、區域M及區域D。實施例中,如第2圖所示,可提供第一基板110、第二基板120及第三基板130於批次製程系統100中,第一基板110例如是設置於區域P,第二基板120例如是設置於區域D,第三基板130例如是設置於區域M。一實施例中,批次製程系統100中例如設置有複數個第一基板110、複數個第二基板120及複數個第三基板130,第一基板110例如是具有線路圖案(circuit pattern)的產品晶圓(production wafer),第二基板120例如是檔片(dummy wafer),第三基板130例如是監測晶片(monitor wafer)。
第3A~3B圖繪示以原子層沈積法於不同表面上形成膜層之製造方法的流程圖。如第3A圖所示,第一基板110和第二基板120的表面未經過預處理,具有不同的表面狀態。實施例中,第一基板110表面的氧化層115係為二氧
化矽,第二基板120表面的氮化層123係為氮化矽,第一反應氣體160a為氨氣。第一反應氣體160a導入並流向第一基板110和第二基板120的表面之間的間隙G1和G2。氨氣(第一反應氣體160a)流入間隙G1時,間隙G1兩側分別是氮化矽與二氧化矽,氨氣較傾向於二氧化矽(氧化層115)表面形成氮化物單層(nitride monolayer)。當氨氣(第一反應氣體160a)流入間隙G2時,間隙G2兩側均為二氧化矽,氨氣則實質上平均地分散至兩側的二氧化矽(氧化層115)表面分別形成氮化物單層,如此一來,間隙G2兩側二氧化矽表面可反應的氨氣量實質上會少於間隙Gl之一側的二氧化矽表面,造成間隙G1內二氧化矽表面上生成的氮化矽較厚,而間隙G2兩側二氧化矽表面上生成的氮化矽較薄,而發生不同基板上生成的膜厚不同,基板間之生成膜厚不均之狀況。
此外,以成長氮化矽膜於不同表面上為例,氮化矽對氮化矽膜前驅物的吸附速率大於矽對氮化矽膜前驅物的吸附速率,矽對前氮化矽膜驅物的吸附速率大於二氧化矽對氮化矽膜前驅物的吸附速率。如第3B圖所示,第一基板110和第二基板120的表面未經過預處理,具有不同的表面狀態。實施例中,第二基板120表面的氮化層123係為氮化矽,第三基板130表面係為矽,第一反應氣體160a為氨氣,第二反應氣體160b為二氯矽烷。因此,流入間隙G3中的氨氣(第一反應氣體160a)及二氯矽烷(第二反應氣體160b)較傾向流向矽表面,使得第三基板130的表面130a生成的氮化矽較厚,而發生不同基板上生成的膜厚不
同,基板間之生成膜厚不均之狀況。
相對地,本發明之實施例中,在形成膜層180之前,先提供預處理氣體150於基板表面上,使預處理後的多個基板的表面均具有實質上相同的表面狀態,因此,各個基板的表面對前驅物的吸附速率可非常接近或實質上相同,進而使得膜層180於各個基板表面上的生長速率實質上可相同,而能夠達到在不同基板上生成的膜厚之均勻度提升之效果。
以下係就實施例作進一步說明。然而以下之實施例僅為例示說明之用,而不應被解釋為本揭露內容實施之限制。
第4圖繪示本發明一實施例之膜層應用於半導體結構之示意圖。如第4圖所示,半導體結構400中包括閘極結構410及偏移間隙壁(offset spacer)420,其中係應用本發明實施例之膜層180的製造方法形成偏移間隙壁420(膜層180)於閘極結構410側壁上。
具有偏移間隙壁420(膜層180)的半導體結構400之製造方法例如包括以下步驟。形成閘極結構410;回(annealing)以活化半導體結構400中的摻雜區;以本發明之實施例的製造方法形成膜層180於閘極結構410上;以及蝕刻膜層180以形成如第4圖所示之偏移間隙壁420。
本發明實施例之膜層180的製造方法的應用並不限於製作如第4圖所示之偏移間隙壁420,亦可用於形成硬式光罩(hard mask)。
第5圖繪示本發明一比較例之膜厚(壁厚(sidewall width))分佈,第6圖繪示本發明一實施例之膜厚(壁厚)分佈。以下比較例與實施例中,係將複數個第一基板110、複數個第二基板120及複數個第三基板130以如第2圖所示的方式設置於批次製程系統中,第一基板110、第二基板120及第三基板130分別例如是產品晶圓、檔片及監測晶片。以原子層沈積法形成膜層180於基板(晶圓)表面,經過蝕刻製成之後,形成如第4圖所示之偏移間隙壁,接著量測偏移間隙壁的壁厚。比較例與實施例中,第一基板110表面的氧化層115係為二氧化矽,第二基板120表面的氮化層123係為氮化矽,第三基板130表面係為矽,第一反應氣體160a為氨氣,第二反應氣體160b為二氯矽烷,膜層180為氮化矽層。比較例與實施例的差異在於,實施例中的基板(晶圓)係以氨氣(預處理氣體150)於大於0.2托之壓力進行過預處理,才開始以原子層沈積法在大約0.2托之壓力成長氮化矽,而比較例中的基板(晶圓)未經過預處理。
實施例中,壁厚的量測方式例如是對單片基板(晶圓)上的偏移間隙壁420(膜層180)取21個位置點,對此21個位置點共量測到21個壁厚數值。平均壁厚值係將此21個數值平均而得。此外,基板(晶圓)內壁厚變異(within wafer variation)係指此21個壁厚量測數值中,最大值與最小值之差異。
如第5圖所示,共繪示四個批次B1~B4的壁厚量測值,各個批次中包括25個晶圓,其中晶圓m表示監測晶
片(第三基板130),其餘晶圓則係為第一基板110和第二基板120。如第5圖所示,比較例中,四個批次B1~B4中,批次成長的偏移間隙壁之壁厚分佈介於約5.37~5.67奈米(nm)之間,其間最大差異大約是0.30奈米。相對地,如第6圖所示,實施例中,晶圓W01~W25係表示於一個批次中所提供的25片晶圓,批次成長於晶圓W01~W25上的偏移間隙壁420(膜層180)之壁厚分佈介於約5.299~5.429奈米之間,其間最大差異大約是0.13奈米。據此,實施例中,具有不同表面狀態的多個晶圓經過預處理之後,在不同晶圓上生成的偏移間隙壁彼此之間的壁厚差異減小。換句話說,根據本發明實施例之製造方法,在不同晶圓上生成的膜層180之膜厚均勻度係提升。
再者,如第6圖所示,實施例中,晶圓W01~W25上的偏移間隙壁420(膜層180)之基板(晶圓)內壁厚變異值均低於0.102奈米,換句話說,根據本發明實施例之製造方法,單片晶圓內生成的膜層180之膜厚亦較均勻。
以下表格係列出上述比較例及實施例中,偏移間隙壁420(膜層180)的壁厚(膜厚)之均方偏差(sigma)數值及基板(晶圓)內均勻度(within wafer uniformity)數值。基板(晶圓)內均勻度之數值計算方式如下:(均方偏差(sigma)/平均壁厚)*100%。也就是說,基板(晶圓)內均勻度之數值越小,表示其單片晶圓內的壁厚變異越小,基板(晶圓)內均勻度係越高。此外,表格中,A組係根據25片晶圓之所有原始量測的壁厚數值(每片晶圓均具有21個壁厚量測值)計算所得,B組係根據25片晶圓之平均壁厚值計算所得。
由上表可看出,實施例相較於比較例而言,均方偏差值由0.05奈米下降至0.024~0.03奈米,下降了約0.02~0.026奈米,表示不同晶圓上生成的偏移間隙壁(膜層)之壁厚的均勻度係提升。並且,基板內(晶圓)均勻度百分比數值從0.95~0.86%下降至0.63~0.46%,單片晶圓內的壁厚變異減小,表示單片晶圓內的壁厚均勻度也大幅提升。
綜上所述,雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾。因此,本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧批次製程系統
110‧‧‧第一基板
110a、120a、130a‧‧‧第一表面
110b、120b‧‧‧第二表面
111、121‧‧‧矽層
113‧‧‧圖案層
115‧‧‧氧化層
120‧‧‧第二基板
123‧‧‧氮化層
130‧‧‧第三基板
150‧‧‧預處理氣體
160‧‧‧反應氣體
160a‧‧‧第一反應氣體
160b‧‧‧第二反應氣體
180‧‧‧膜層
400‧‧‧半導體結構
410‧‧‧閘極結構
420‧‧‧偏移間隙壁
B1~B4‧‧‧批次
D、M、P‧‧‧區域
G1、G2、G3‧‧‧間隙
m、W01~W25‧‧‧晶圓
第1A~1B圖繪示本發明一實施例之膜層之製造方法的流程圖。
第2圖繪示本發明一實施例之批次製程系統的示意
圖。
第3A~3B圖繪示以原子層沈積法於不同表面上形成膜層之製造方法的流程圖。
第4圖繪示本發明一實施例之膜層應用於半導體結構之示意圖。
第5圖繪示本發明一比較例之膜厚分佈。
第6圖繪示本發明一實施例之膜厚分佈。
110‧‧‧第一基板
110a、120a、130a‧‧‧第一表面
110b、120b‧‧‧第二表面
111、121‧‧‧矽層
113‧‧‧圖案層
115‧‧‧氧化層
120‧‧‧第二基板
123‧‧‧氮化層
130‧‧‧第三基板
150‧‧‧預處理氣體
Claims (20)
- 一種批次製程(batch process)之膜層的製造方法,包括:提供一第一基板及一第二基板於一批次製程系統中,其中該第一基板係以一第一表面相鄰於該第二基板之一第二表面,該第一基板之該第一表面具有一第一表面狀態,該第二基板之該第二表面具有一第二表面狀態,該第一表面狀態和該第二表面狀態係為不同;提供一預處理氣體(pretreatment gas)於該些基板之該些表面上,以轉換該第一表面狀態和該第二表面狀態至一第三表面狀態;以及提供一反應氣體,以形成一膜層於該些基板之具有該第三表面狀態之該些表面上。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法,其中該第一表面狀態、該第二表面狀態及該第三表面狀態分別係為富氧(oxygen rich)狀態、富氮(nitrogen rich)狀態、富碳(carbon rich)狀態及富矽(silicon rich)狀態之其中之一。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法,其中該第三表面狀態係與該第一表面狀態或該第二表面狀態相同。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法,其中在一第一操作壓力下提供該預處理氣體,在一第二操作壓力下提供該反應氣體,該第二操作壓力係小於該第一操作壓力。
- 如申請專利範圍第4項所述之製造方法,其中該 第一操作壓力係為大於0.2托(torr)。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法,其中該預處理氣體係為氨氣(NH3)。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法,其中該膜層係以化學氣相沈積法(chemical vapor deposition,CVD)或原子層沈積法(atomic layer deposition,ALD)形成於該些基板之該些表面上。
- 如申請專利範圍第7項所述之製造方法,其中該反應氣體包括一第一反應氣體及一第二反應氣體,以原子層沈積法形成該膜層之步驟包括:曝露該第一基板之該第一表面及該第二基板之該第二表面於該第一反應氣體中,該第一反應氣體包括一氮源前驅物(nitrogen source precursor);吹洗(purge)該第一基板之該第一表面及該第二基板之該第二表面以排淨該第一反應氣體;曝露該第一基板之該第一表面及該第二基板之該第二表面於該第二反應氣體中,該第二反應氣體與該第一反應氣體係為不同;吹洗該第一基板之該第一表面及該第二基板之該第二表面以排淨該第二反應氣體;以及重複上述曝露及吹洗之步驟直到形成該膜層,其中該膜層係為一氮化物層。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法,更包括:提供一第三基板於該批次製程系統中,其中該第三基板係以一第一表面相鄰於該第一基板之該第一表面或該 第二基板之該第二表面,該第三基板之該第一表面具有一第四表面狀態,該第四表面狀態係不同於該第一表面狀態和該第二表面狀態之至少其中之一;提供該預處理氣體於該第三基板之該第一表面上,以轉換該第四表面狀態至該第三表面狀態;以及提供該反應氣體,以形成該膜層於該第三基板之具有該第三表面狀態之該第一表面上。
- 如申請專利範圍第9項所述之製造方法,其中該第四表面狀態係為富氧狀態、富氮狀態、富碳狀態及富矽狀態之其中之一。
- 一種氮化物層的製造方法,包括:提供一第一基板及一第二基板,其中該第一基板係以一第一表面相鄰於該第二基板之一第二表面,該第一基板之該第一表面具有一第一表面狀態,該第二基板之該第二表面具有一第二表面狀態,該第一表面狀態和該第二表面狀態係為不同;在一第一操作壓力下,曝露(expose)該第一基板之該第一表面及該第二基板之該第二表面於一含氮預處理氣體(nitrogen-containing pretreatment gas)中;以及在一第二操作壓力下,以原子層沈積法形成該氮化物層於該第一基板之該第一表面及該第二基板之該第二表面上,其中該第二操作壓力係小於該第一操作壓力。
- 如申請專利範圍第11項所述之製造方法,其中該第一操作壓力係為大於0.2托。
- 如申請專利範圍第11項所述之製造方法,其中 該第二操作壓力係為大約0.2托。
- 如申請專利範圍第11項所述之製造方法,其中該含氮預處理氣體係為氨氣。
- 如申請專利範圍第11項所述之製造方法,其中該第一基板之該第一表面及該第二基板之該第二表面係曝露於該含氮預處理氣體中約10分鐘。
- 如申請專利範圍第11項所述之製造方法,其中以原子層沈積法形成該氮化物層之步驟包括:曝露該第一基板之該第一表面及該第二基板之該第二表面於一第一反應氣體中,該第一反應氣體包括一氮源前驅物;吹洗該第一基板之該第一表面及該第二基板之該第二表面以排淨該第一反應氣體;曝露該第一基板之該第一表面及該第二基板之該第二表面於一第二反應氣體中,該第二反應氣體與該第一反應氣體係為不同;吹洗該第一基板之該第一表面及該第二基板之該第二表面以排淨該第二反應氣體;以及重複上述曝露及吹洗之步驟直到形成該氮化物層。
- 如申請專利範圍第16項所述之製造方法,其中該第二反應氣體包括一矽源前驅物(silicon source precursor)。
- 如申請專利範圍第16項所述之製造方法,其中以原子層沈積法形成該氮化物層之步驟更包括:曝露該第一基板之該第一表面及該第二基板之該第 二表面於一第三反應氣體中,該第三反應氣體與該第一反應氣體和該第二反應氣體係為不同;以及吹洗該第一基板之該第一表面及該第二基板之該第二表面以排淨該第三反應氣體。
- 如申請專利範圍第18項所述之製造方法,其中該第三反應氣體包括一碳源前驅物(carbon source precursor)。
- 如申請專利範圍第11項所述之製造方法,更包括:提供一第三基板,該第三基板係以一第一表面相鄰於該第一基板之該第一表面或該第二基板之該第二表面,該第三基板之該第一表面具有一第四表面狀態,該第四表面狀態係不同於該第一表面狀態和該第二表面狀態之至少其中之一;在該第一操作壓力下,曝露該第三基板之該第一表面於該含氮預處理氣體中;以及在該第二操作壓力下,以原子層沈積法形成該氮化物層於該第三基板之該第一表面上。
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|---|---|---|---|---|
| US10396256B2 (en) | 2017-08-18 | 2019-08-27 | Industrial Technology Research Institute | Electronic device package |
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-
2013
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10396256B2 (en) | 2017-08-18 | 2019-08-27 | Industrial Technology Research Institute | Electronic device package |
| US10468469B2 (en) | 2017-08-18 | 2019-11-05 | Industrial Technology Research Institute | Transparent display device with wall structure |
| TWI678771B (zh) * | 2017-08-18 | 2019-12-01 | 財團法人工業技術研究院 | 電子元件封裝體以及顯示面板 |
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