TW306937B - - Google Patents

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A7 306937 B7 五、發明説明（1 ) ϋ.Μ-Μ__Β_ 本發明一般而言係闞於電漿加強之化學蒸氣沉積（ P E C V D >，Μ在基材h塗敷一個薄膜塗層，且更詳言之，係 關於在基材表面t，於低的有效沉積溫度下所進行之 PECVD 。又更詳言之，本發明係闥於使用低溫CVD之含软 薄膜之沉積。 骚星ϋ— 於積體電路（I (:)之形成h，經常將含有金鼷與類金颺 元素之薄膜•沉積在基材表面上•例如半導體晶片上。將 薄膜沉積· Μ在窜路中及在ί(:之各棰装置之間，提供等電 性與歐姆性接觸。例如，可將所想要之薄膜，塗敷至接觸 之外露表面，或纆由半導體晶片上之孔•使用通過此晶片 上絕緣層之薄膜· Μ提供導電性材料之柱塞，以達到横越 此絕緣層製造相互連接之目的。 關於沉積金靨薄膜之-項習知方法*係為化學蒸氣沉積 (C V I))，其中係使用各種沉積或反應物氣體間之化學反應 ，使薄膜沉積在基材之表面上。於CVD中·係將反應物氣 體泵進反應室内之基材附近，且此氣體隨後會在基材表面 處反應，而造成一或多棰反應副產物，其會在基材表面上 形成薄膜。將沉積後留下之任何副產物，移_此室。雖然 CVD為一種用以沉積薄膜之有用技術，但許多傅統CVD程 序基本上均為熱程序，且需要超遇100〇υ之溫度，Μ獲得 必要之反應。此一沉積溫度經常是太高的，Μ致於在I C製 造上是不實用的，此係由於高溫對於各種其他方面及構成 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（2I0X 297公釐） ---- ---装------、訂------i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 3〇6δ37 ____B7 五、發明説明（2 ) 1C之霣裝置層具有影響所致。 特別是· 1C姐件之某些方面，會因暴露於正常情況下輿 傳統熱CVD程序有藺聯之高溫而降趿。例如，在1C之裝置 層次下•有半導體摻雜劑之淺擴散•其會在1C内形成電裝 置之連接。此摻雜爾通常首先在擴敗步驟期間，使用熱進 行擴敗，因而，當1C在C VI)期間受到高溫作用時，摻雜劑 將會繼續擴敝。此種進一步擴敝是不期望的，因其會造成 裝置之連接偏移，因而改變所形成之1C電特性。因此，對 某些If：装置而言*係避免使基材暴鼸在高於800t：之處理 溫度下，且對其他更具溫度敏感性之裝置而言，其上限溫 度可低達 650'C。 再者，若於金鼸相互連接或線路已塗敷至1C後，進行熱 CVD ，刖此種溫度限制可能變得更為嚴重。例如，許多 1 C係利用鋁作為相互連接金牖。但是，當其受到高處理溫 度作用時，各種不期望之孔陳興突起會在鋁中發生。因此 * 一旦相互連接之鋁已被沉横在1C上時，其可暴露之最高 溜度為約500TC，且較佳上限溫度為400 T：。因此，正如 可瞭解者，一般期望在CVI)程序期間，儘可能保持低沉積 潘度。 因此•基材必須暴露之上限灌度，會阻止使用一些傳統 熱CVD程序，此等程序在其他情況下，於製造1C上是極有 用的。此種有用程序之-項良好實洌•為钛之化學蒸氣沉 稹。钛典型上係用Μ在1C裝置之矽接觸之間提供歡姆接觸 及金靨相互連接。鈦可從TiBr4 、HCU或TiU，使用 —5 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公煃） ----- ---裝------訂------線 (請先閱讀背面之注意事項界4寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _____B7_ 五、發明説明（3 ) CVD方法，例如單分子熱解或氫堪原，進行沉積。但是· W於此等熱程序所必須之瀑度，係超過1000 ΐ：，且此一沉 槙溫度係太高Μ致於不實用於1C製造上。因此，钛與含妹 薄膜之沉積，於積體電路之形成上，圼現一項問題。 有低溫物理技術*可用Μ將钛沉積在對溫度敏感之基材 上。濺射為一種此技術，其係涉及使用一種曆材料禰駟與 一種鐮子化電漿。為濺射沉積一薄_，使此標靶Μ霣方式 造成偏壓，且來自*漿之離子係被吸引至檷靶，Μβ擊此 標靶及逐出檷靶材料粒子。於是，此等粒子本身會在基材 上，以累積方式沉積而成薄_。例如，在將各種接觸或經 由開孔被切成基材曆次之後，可將鈦濺射在矽基材上。然 後·可將此基材加熱至約800 Μ允許矽與呔形成合金 ，及形成矽化呔（TiSU)層。於鈦靨沉積後*將遇量钛自 基材之上方表面蝕離，而在各接觸黏或孔洞之底部處留下 TiSU 。然後將金靨相互連接，直接沉稹在TiSU上。 雖然物理濺射係在較低溫度下，提供钛薄膜之沉稹，但 濺射程序有各種缺點。«射作業通常會產生極不良陏次覆 蓋率。階次覆蓋率係定義為在一基材晶片上，於接觸點底 部上之薄膜厚度，對此接觸點之側面或基材頂部表面上之 薄膜厚度之比例。因此，為在一接鼸點或孔洞之底部，濺 射沉稹預定最之钛，必須在基材之上方表面或接觸點之側 面上，沉稹較大量經濺射之钛》例如，為在接觴點之底部 *使用濺射沉積200 A薄膜，則必須在基材之上方表面或 接觸點之俩面上，沉積600 A至1 000 A薄膜層。由於遇量 -6 - 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公t ) ----- ---批衣------iT------# (請先閱讀背面之注意事項再^-寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印裝 θ〇β937 at - 五、發明説明（4 ) 钛必須被蝕離，故當沉積含呔之層時，濺射是浪費的且昂 貴的。 再者，當接觸或孔洞之方向比增加時，使用濺射技術之 接觸之階次覆蓋率會降低。一偭接觸之方向比，係定義為 接觸深度對接«寬度之比例。因此，必須將一個較厚濺射 薄模，沉積在狹窄且深（高方向比）之接觸之頂部或側面 上，以在該接觭之底部獲得特定薄κ厚度’此係與淺且寬 接觸（低方向比）所必須者作比較。換言之’對於I c中之 較小裝置尺寸而言•其係相應於高方向比之接觸輿孔洞’ 則濺射是更無效且浪費的。於濺射沉積期間’在較小裝置 t之降低的階次覆蓋率，會造成增加必須沉積之钛量，因 而增加經塗敷及經蝕離之钛量，增加钛沉積時間，及增加 為移除過量钛所必須之触刻時間。因此，當〗c裝置幾何形 狀持續縮小且方向比增加時，則射進行之含钛層沉積 •變得極昂資。 另一方面，使用CV丨）程序，Μ沉稱含鈦薄膜曆*可使用 幾乎100»；階次覆蓋率達成。意即，在接觸點底部之薄謓厚 度*大致等於其頂部表面上之厚度，畿乎不管被充«之接 觸點或孔洞之方向比。但是*如上文所討論者* W於此種 CVD程序所必須之瀑度係太高*且會使1C之其他方面降级 。因此，一般期望在低於800 ^且較佳係低於650*0之湛 度下·達成钛CVD 。再者，通常期望在1C製造上，對於用 Μ沉積薄_之任何CVD程序，降低其沉積溫度。 已在CVD程序t用以降低反應溫度之一項研究途徑，是 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公缝） ---- ---I------"------^ (請先鬩讀背面之注意事項声t{:"本頁) B7 經濟部中央標準局，負工消費合作社印製 明説明（5 ) 將〜或多種反應物氣體鐮子化。此一技術通常稱為電漿加 強之化學蒸氣沉積（PECVD)。雖然使用此一研究途徑，已 $能稍微降低沉積瀣度*但經鎌子化電漿粒子之高黏附係 數*會使薄_之階次覆S率降级。意即，反應物氣體之離 子為高度反應性，且具有接觸與黏附在基材中之孔洞或接 #點之壁上之傾向。此等離子粒子不會向下潛移至接觸點 &底部表面，此處係期望塗曆，而非不一致地塗覆該接觴 &之供面。逋會造成增加之材料使用、沉積時間及蝕刻時 間。因此，對於降低傳統高CVD溫度與達成良好階次覆蓋 率及薄顏一致性而言，使用離子化反應物氣體之PECVD ， 尚非一種完全合遘之解決方式。 此外，當使用CVD程序K塗敷薄縝時，一般期望均勻地 沉横此薄膜。為如此做，例如，塗敷一個餽（W)之均勻薄 _ •則必須將反應物氣體之均勻供料，横越基材表面供應 ’且應將已耗用之氣«及反應副產物，移雛被塗佈之表面 °闞於此點•先前技藝（:V丨）程序又再一次進行得不怎麽成 功。詳言之，在已知CVD程序中，於反應氣體流動中之ft 流*會抑制此塗佈程序之效率與均匀性，並使反應室内污 染物之沉積與潛移作用惡化。於aicvD程序中，係採用六 氟化鎢（WFe)作為反應物氣體。六氟化鎢是極昂貴的，且 因此，當反應物氣體利用效率很低時，正如在先前技· CVD程序中之情況，則整個處理成本係顯著地增加。因此 ’仍需要一種CVD程序，其具有經改良之氣體流動及降低 之氣腰亂流，K更有效且更均勻地供應反應氣體，並從被 __- 8 - 本紙張尺度it财 111]¾:縣（CNS) Α4·_ (21GX 297.公f --I -I i -- I —I! n ----- In - -i _ Hi---X _ _ _ - _ I. . .. A-^、-t 麥 (請先閱讀背面之注意事項"<寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 3 咐 37 Α7 Β7 五、發明説明（6) 塗佈之基材表面上移除反應副產物。 因此，可在較低有效溫度下逹成之CVD程序•係為期望 的。進一步期望有一種能夠提供良好階次覆蓋率之低溫沉 憒。更進-步期望有一種PECVD程序，其會產生均勻薄膜 厚度及反應物氣體之有效利用性。因此*本發明係著重於 此等目的*及目前可利用之各種CVD與PECVD程序之各項 缺點。再者，本發明係特別著重於與使用CVD沉樓钛與含 钛薄膜有關聯之困難、 18L摘.述_ 本發明之CVD裝置與方法，係克腹或排除與許多目前可 利用之熱CVD與PECVI)裝置與方法有醑聯之高溫及氣體流 動缺點。詳言之，當與傳統熱CVD程序比較時，本發明係 在實質上較低潙度下•達成含钛薄_之沉積。再者，於如 此進行時，本發明並未危害到所形成薄膜層之一致性•且 可有效利用經活化及反應物氣«•同時滅少基材表面上之 氣體亂流。 本發明之低溫沉稹，係Μ兩種替代方法達成。第一種方 法係利用上游、遠距產生電漿。此霣漿係藉旋轉式感受器 ，向下泵送至基材，並在其埋行至基材時消失，以致使主 要經活化之氣體基圈存在。此氣«基團會與未被激發之反 應物氣體合併，而賴CVD技術在基材上沉積薄_層。此旋 轉式感受器之泵送，會使氣體粒子回流輿碰撞降至最低， 而產生有用百分比之基團。 第二種方法係利用-.·種RF簇射頭設計，其會產生一種極 一 9 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210X297公煃） m .m I !- -- - - - - - - ....... —^^1 In ml I n^i n^i ^^1- o? i A (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作扑印製 五、發明説明（7 ) 靠近基材表面之濃播霣漿。所有此等氣麵·意即電漿輿反 應物氣體，均通* RF簇射頭電極並被激發。由於感受器係 充作另一僩電極，故此RF簇射頭輿感受器係形成一種平行 板電極姐態。使用此RF罨極方法，於基材上*在化學蒸氣 沉積中所使用之《漿氣體，係含有對表面反應貢獻能量之 離子與基團之混合物。 更詳言之，本發明之-種CVD方法，係利用一種電漿來 源，Μ在基材晶Η之上游，產生一棰含有氣體之各種經激 發粒子之氣體電漿，包括帶電荷離子及經激發之電中性基 團· Μ及自由電子。此罨漿氣»之經激發粒子，及主要是 經激發之基團粒子，在其有機會合併而形成中性分子之前 •係被帶到其表面上。經激發基團係Μ化學方式與一或多 種反應物氣艚反應，而在基材上形成薄膜。經檄發之基團 會對表面反應供應能量，以致使CVD可根據本發明之原理 ，於實質上低於傅铳CVD方法所髂之溫度下使用。 為防止與使用雕子化粒子之傳統PECVD有鼷明（之粒子黏 附作用及降低之暦一致性，本發明之上游方法係在基材上 主要利用電中性、活化基團，其會產生一致、均句薄_。 但是，此種經活化氣體基團之壽命是很短的，因其會尋找 而再結合成低能量、安定分子結構。如h述，本發明係提 供經活化氣體基團之有效使用，其方式是在其中顬著數目 基團能夠再结合而形成最初安定氣體分子之前，將基團帶 至基材表面。為有效_送此等基團，本發明係利用一種旋 _式感受器，其會支撐及旋轉此基材，及在基材方向上建 —1 〇 — 本紙張尺度適用¥國國家榡率（CNS ) A4規格（2丨0X 297公嫠） (請先閲讀背面之注意事項-?4寫本頁) -裝. -*0 線 ΚΊ B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 五、發明説明（8) 立一個向下泵送作用。此旋轉式感受器會泵送此基團至基 材表面上。 將一或多棰反應物氣钃引進高於基材表面之沉棟區域， Μ使輿纆活化之氣麵基團混合。旋轉式感受器之向下泵送 作用，會同時抽取基圏與反應物氣體之混合物，朝向基材 表面。於基材表面上，基團與反應性氣體之混合物，會以 實筲上均勻層狀流動型式，從基材之中央輻射狀朝外流動 *且經激發之基團會在表面反應中輿反懕物氣《粒子反應 *這會造成薄層被沉稹在基材表面上。 經活化之基圈會對表面反應供應能最•於是降低所需之 能量*例如熱能，其係為在基材表面上發生化學反應所必 須的。因此，與»由傳统CVD程序所需之溫度相較*此沉 棟係在實質上較低溫度下發生。例如，使用本發明之含钛 層之沉積，可在600Τ：或較低溫度下達成*而對一些傳統 熱CVD程序而言刖為lOOOf。 «由旋轉式感受器所建立之獮特泵送作用與暦狀氣M* 動，係確保在基材表面上之有用基團密度。例如，藉由使 用500至50,000 see·(禰準立方厘米每分鐘）間之氣* 流動，0至1,00 0 γ·ρβ之感受器旋轉速率，於0.5與10托 間之反應室壓力，及在1至20 seem間之反懕物氣體流速 ，則本發明已在低於650 之溫度下，從CVD技術產生薄 膜。上游電漿可使用RF信號或微波信號造成激發。因此· 當此電漿在高達2. 5 4 GHz且低達13.56 KHz之頻率下激發 時，已發現本發明會產生期望結果。 一 11 一 本紙張尺度適用中國國家榡嗥（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---- ---裝------訂------線 (請先閱讀背面之注意事項异砍"本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印袋 A7 B7 五、發明説明（9 ) 藉旋轉式感受器所建立之層狀型式，會使得在基材表面 上之氣體粒子回流及随後之基團重組降至最低，且因此， 有更多經活化之基團•可在基材表面上供低溫CVD程序使 用。此外，在本發明之方法中•增加感受器之旋轉速率， 會增加基材表面上之沉積速率。由於活化基團與藉由旋轉 式感受器泵送作用所產生之暦狀流»之獮特姐合，故本發 明沉稹速率之增加會超遢單獮由於增加泵送作用所造成在 基材表面上於分子反應物上之蝤加所達成之情況。意即· 增加感受器之旋轉速率•會達成超逢僅在較高速率下抽取 反應物氣體朝向基材所達成之情況：其進一步使得基圈之 重姐降至最低，因而在基材表面上提供更多可利用之基團 。此種在基團轤送至基材表面上之加強作用，係為PECVD 程序上之一項重要進步。其允許在上游或距基材很堪處所 形成之大多數基團，被帶至基材表面上，以致其係在表面 沉積反應中發生，而無大量基團重組損失。此種加強作用 及釀後在表面反應上增加能量，因而，允許此反應在甚至 更低之沉積溫度下發生。 對本發明之RF電極電漿產生方法而言，電漿氣體係被鑰 送至鄹近基材表面，利用一種氣«分散用之簇射頭進行， 此簇射頭係使用RF能量造成僱壓，Μ充作一個電極。一種 支撐基材之感受器，係充作另一僩平行電極。此RF簇射頭 /電極會產生一棰極靠近基材表面之濃縮電漿，同時連接 至該簇射頭之氣體输送圆柱髓係確保均勻氣體流至罨漿。 電漿之接近基材，係確保充裕密度之活化基團與離子，供 ______—12 — 本紙張尺度適用中國國家標準（C:NS ) Α4規格（210X 297公釐） ^^1 ^—^1 · 1 *nl ^^/ l nn —^ϋ In In i m ^^^1 n ml 、-& 髮 (請先閱讀背面之注意事項#4¾本頁) A7 306937 _ B7 五、發明説明（10 ) 表面反應使用。意即•氣體基團與氣體雕子係合併使用於 RF簇射頭/電極方法中。利用此簇射頭/電極，則在所產 生之爾漿與基材間•低於1英吋之間隔有可能產生所期望 之CVD薄_。再者*此RF簇射頭/甯極方法，會使®漿保 持集中在簇射頭下方，且靠近基材· Μ搮供有效沉積。此 RF簇射頭係在13.56 MHz至低達450 KHz之RF頻率下使用 Ο 雖然本發明可使用多種不同鼋漿氣體與反應物氣體進行 •但已發規本發明特別可用Μ將含钛薄膜，例如鈍钛( Ti)、氣化钛（ΤΙΗ)及/或矽化钛（TiSi2)薄膜*沉積於 基材上*使用含有氫輿氮及/或解離之四氣化钛（TiCU )及氛（NH3>之基團與離子之霉漿進行。可將一種稀釋劑 ，例如氬氣，與電漿氣艚混合。除了 H2、》<2及HH3 Μ外之 不同電漿氣體，亦可根據本發明之原理’用以供應基團與 離子至根據本發明之表面反應。 在一項特殊具體實施例中，已發琨本發明可用W將钛薄 膜沉積在基材上之鋁曆上方。根據本發明之沉積溫度係足 夠低，Μ致鋁層於沉積期間不會因再涑動而受傷害。 於另一項特殊具體貢施例中•巳發規本發明可用Μ在一 種具有氧化物（氧化矽）層場之基材上產生钛之選擇性沉 積，該氧化物層係具有孔洞進人下方矽造型°於某些 情況下，已發現鈦僅沉積在孔洞中之矽喔上’而非顯著沉 積在該氧化物埸上。 根據本發明之各種硬體具體實施例，電獎可使用來自各 — 13 — 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐） ---- --士h _ _ _ _ _ n τ ---I ,--- 良 .-0 务 (請先閲讀背面之注意事項々A寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 _ . -------....... .— 五、發明説明（11) 種能量來源之能量產生，包括微波與射頻（RF)來源。一 種硬《具髑*施例，係利用一種簇射頭/電極，其係使用 RF能量造成僱壓，以產生電漿。一種可能的上游電漿具體 實豳例，係利用一種市購可得之電漿來源，其具有環繞著 電槳區域之RF線圈。又另-種具體實豳例，係利用一種上 游微波電漿來源*其係使用微波能量* Μ逭距激發電漿。 然後將此遠距電漿沿著-支管子泵送，於此處形成活化基 _。於離開此管子並進入沉積室後，藉旋轉式感受器使基 團與反應物氣雅混合，並抽取至基材表面。 本發明及其特殊優點與特激，琨在於下文詳述並參考附 圃。 I 里 1^- 圖1為使用微波能量實際進行本發明方法所使用之上游 電漿加強沉積室之一項具體實施例之側面及部份横截面_ α _1Α為使用微波能量之上游電漿加強沉稹室之一種替代 具體實腌例園。 園2為使用RF簇射頭/電極賁際進行本發明方法所使用 之沉積室之一項具«實施例之俩面及部份横截面·。 _ 2Α為圏2構造之更詳细圈。 圏2Β為醒2橋造之替代具體實豳例。 圔3為使用RF能量之上游電漿加強沉積室之第二種具體 實施例之侧面與部份横截面國。 園4 Α與4Β個別為使用與未使用本發明上游活化基團進行 一 1 4 一 H民張尺度遙用中國國家標準（CNS ) A4規格(2Ι0Χ297公釐） I I.'_ I- - -I. 1^1 —^1 ^^1 .^ϋ I. . . n^i ^^1 I ! (請先閱讀背面之注意事項声彡i"本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 荦34 1 0 W號專利申謓案 由ir說明書修正頁u 年4月）A7 B7五、發明説明（） 沉積所必須之活化能量之A r r h e η丨u s函數圖。 圈5為俩別使用與未使用上游活化基團下，作為旋轉速 垄增加之函數之沉積速率增加圖。 _ 6為一顯微照Η，顯示在覆蓋於矽基材上方之氧化砂 暉中所成型之孔洞上*钛薄瞑之選擇性沉積。 5 代表反應器； 10 代表反應室罩框； 12 代表反應空間； 14 代表石英管； 1 5 代表Q0°彎管； 16 代表再部份； 1 8 代表小的直區段； 1ί) 代表出口端； 20 代表旋轉感受器； 21 代表機抽； 2 2 代表支撐基材； 2 3 代表基材表面； 2 4 代表微波能量來源； 2 6 代表微波導波管； 27 代表微玻能鼉； 2 8 代表通過區域； 2 9 代衷氡流； 3 0 代表垂直可調整簇射頭； 3 2 代表棑氣孔； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· "口

U I 線 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 396¾1含號專利由請案 由文說明書瞎ΐ百U 6年4月）A7 Β7 五、發明説明（ 40 代 表 反 應 器 ; 42 代 表 沈 積 室 罩 框 4 3 代 表 罩 框 蓋 > 44 代 表 反 idag 應 空 間 4fi 代 表 旋 轉 式 感 受 H2 · W , 4 8 代 表 基 材 » 4 9 代 表 基 材 表 面 50 代 表 圓 柱 姐 裝 > 5 1 .代 表 圓 柱 體 > 5 2 代 表 m 射 頭 } 5 3 代 表 下 方 表 面 > 54 代 表 氣 體 注 入 環 * 5 6 代 表 多 個 Tfff 環 孔 t 57 代 表 RF 雷 塬 5 8 代 表 進 料 管 媒 組 裝； 60 代 表 m 緣 環 62 代 表 多 Μ 分 散 孔 1 6 4 代 表 管 線. > 代 表 氣 體 Μ 合 物 流線 68 代 表 氣 體 注 入 環 1 100 代 表 反 嗯 器 102 代 表 反 應 室 罩 框 f 1 0 4 代 表 應 空 間 » 10fi 代 表 垂 直 石 英 官 » —\ 5 ； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 訂 k丨 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印袋 荦Μ 1 Ο 5 6 9 1號毐利由請察 Α7 由IT說明喜修7Η百t 8 6年4月） n B7五、發明説明（） I 0 8代表微波導波結構； II 0代表水平區段； I 1 2代表微波來源； II 4代表斜角導波區段； 1 1 5代表覆蓋板； Π β代表垂直導波區段； 1 1 8代表板； 120代表岀□端； 1 2 2代表氣體分散蔟射頭； 1 2 4代表石英絕緣瑁； 1 28代表反.應物氣體《環或分散環； 1 3 0代表來源管線； U 2代表旋轉式感受器； 1 3 4代表基材； 1 3 8代表排氣孔； 1 42代表R卩蔟射頭/霄極装置； 144代表RF埭芯柱； 146代表上方表面； 1 4 8代表R F滾； 149代表煜接點； 1 5 0代表管件之附加長度； 1 5 2代表扃部凸淥； 1 5 4和1 5 β代表陶瓷隔離管； 1 5 8代表氡聘分配器蓋； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨裝. --° 線 -15 b - 本紙張尺度適用中國國家標準（CN’S ) A4規格（210X 297公釐） 由寸說明書修正百（8年4月 A7 B7 五、發明説明（ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 W0代表陶瓷密封板； 1 6 2代表兩涸不锈鋼夾； 1 (U代表彈簧墊圈/镙釘组装·， 186代表不锈鋼套圈； 邝8代表0型環； 1 7 0代表陶瓷密封體； 1 7 2代表Π型環； 1 7 4代表向下延伸之環形凸緣； 1 7 6代表下端； 1 7 8代表中央空間； 1 8 0代表冷卻夾套； 182和183代表0型環機軸密封； 1 8 4和1 8 5代表T E F L Ο Η壓縮配件； 1 8 6代表T E P L Ο Ν管件； 1 8 8代表帽蓋； U) 0代表馆充管； 1 9 2代表螺釘； 19 4和19 (5代表兩個聯销陶瓷隔離套筒； 1 9 8代表螺钉； 2 0 0代表羿屏繭之R F供暉壤； 2 0 2和2 0 4代表II H F連接器； 20fi代表規管電埭； 2 0 8代表不绣輯機軸套瑁； 2 1 0代表接地之金鼷屏蔽； I 5 c 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -------ί丨裝------訂-----^ _線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 荦Μ 1 Ο 5 6 91號專利申請案 由文說明書媒正頁U β年4月）Α7 Β7五、發明説明（） 2 1 2代表聚合聘帽蓋； 2 2 0代表C V D装置； 2 2 2代表R F蔟射頭/霉極； 2 2 4代表R F進料線組装； 2 2 β代表圓柱姐装； 2 2 8代表萋材； 230代表感受器； 2 3 2代表謹框Μ ; 234代表R Ρ供應組装； 2 3β代表加熱管組裝； 237代表泠卻屯素； 2 3 8代表石英圓柱體； 239代表氣體分配器蓋； 2 40代表階梯吠孔； 2 4 1代表密封姐装； 2 4 2代表上端； 2 4 3和2 4 4代表0型環； 24R代表下端； 2 4«代表頊形凹口； 250代寿周_邊淥； 2 5 2代表芯柱； 2 5 4代表8 F埭管件； 2 5 5代表焊接ΙΑ ; 2 5 Β代衷S — R F埭； -------ί丨裝------訂-----^ .線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -1 Β rj - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 第Μ 1 Ο 5 fi 91號專利由請案 中节說明書修正百（8 β年4月）A7 B7 五、發明説明（） 2 5 8代表耷摺； 2 6 0代表環形凹口 ； 2 R 2和2 R 4代表氣體®環或環； 2 6 ft代表稍微之苛琦； 2 6 8代表大致圓形之陶瓷盤； 2 7 0和2 7 ]代表支撐離套茼； 2 7 2代表絕緣層； 2 80代表沈積室； 2 8 2代表霄漿夾源； 2 84代表S框； 2 S R代表霄漿產生區域； 2 8 7和2 8 8代表氣體输人管線； 2 8 9和2 9 0代表氣體環； 2 9 2代表R F塊圏； 2 ί) 4代表R F夾源； 2 9 R代表沈》區域； 2 9 8代表垂直可調整之氣體蔟射頭； 300代表基材；及 3 0 2代寿旋餺式感受器。 發明註诚 太發明係包括利用活化氣體基團及/或活化氣鵂基團與 離子，W達成低溫C V D之方法逛装置。活化離子與基團之 適切使用，及所造成之低溫C V D方法，需要在基材表面上 具有有效密度之a團及/或離子。根據本發明係使用一種 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝- 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210_X 297公釐） 0 5β91號專利由講案 霄修正頁（86年4月） Α7 Β7 五、發明説明（ 旋轉式 氣辑基 基材上 及荷霄 氣枝術 ，將薄 霄雄活 較佳 材表面 氡蹋滾 情況降 發生表 ，霄漿 ，因而 感受器 團向下 之表面 離子會 中*於 臟沉積 化，故 情況是 h，Κ 動，會 低，W 商反應 可在極 加強活 ，其使得 抽取至基 反應，Μ 對表面反 實質上低 在基材表 需要較少 ，在上游 參與低溫 使活化基 致有用密 及隨後形 靠近基材 化離子與 基材在沉 材表面。 沉積薄_ 應貢獻能 於使用熱 面上。而 熱能即可 雷漿產生 表面反應 團之碰撺 度之基團 成薄瞑。 處產生， 基團之有 橫室内部 基團與反 。此等活 量，Μ致 CVD技術 且，由於 完成表面 中，主要 。藉感受 及_後重 係被輸送 使用R F蔟 如進一步 效使用。 旋轉， 應物氣 並使活化 體係参與 化、電中性基團 種化學蒸 之溫度下 基團係被 使在 所可能 離子與 反應。 基團係 器所建 姐成安 至基材 射頭/ 於下文 本發明 存在於基 立之層状 定分子之 表面* Κ 電極方法 中討論者 係產生一 -------/ I裝------訂-----f 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 1 5f 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ；!9·7公釐） 麵濟部中央標隼局員工消費合作、杜印製 A7 —____!Z_ 五、發明説明（13 ) 種CVD技術*在與傳統熱〔:V丨）技術比較下，其可在極低溫 度下達成，因而使其可*用於痛要低沉稹溫度之樓鱧電路 製造上。再者，本發明之方法係達成經改良之階次覆蓋率 及薄膜一致性，優於濺射沉積技術及其他CVD技術。本發 明可賴低溫C V D ，用Μ沉横各種不同薄但是，其特別 可用Μ在低溫下沉積含钛薄膜，例如氮化钛（TiN)，及尤 其是純钛金鼸。 鬮1顯示上游電漿來源之一項具體實豳例’使用一種旋 轉式感受器Μ霣際進行本發明之上游電漿加強CVD 。圔1 之具髑實豳例，係利用一棰微波電漿來源以產生上游反應 物氣體電漿，自其中抽取必須之活化基團。反應器5係包 括一傾園繞著反應空間12之反應室罩框10。此罩框10可Μ 控制方式經抽空真至進行本發明所要之内部沉積壓力。欲 被激發之電漿氣體，例如，《氣（Η2> 、氮氣（Ν2)及/ 或氨（H Η 3 )，係經過石英管1 4被引進空間1 2 »罨漿管1 4為 L型，並具有長部份16，此部份係大致水平延伸，直到其 抵達90°彎管15為止。於90°彎管15後，一個小的直區段 18係垂直向下延伸，並具有-個在空間12中開放之出口端 19。翬框10亦含有一個旋轉感受器20，其係在聯結至馬達 (未示出）之機軸21丨：旋轉，Κ致使其旋轉速度可以調整 。感受器20係在反應空間]〇中支撐基材22。一個溫度控制 裝置（未示出）係聯结至感受器20·其係用以加熱基材 22至所期望之溫度。一種包括旋轉式感受器，用Μ進行本 發明方法之麵當反應器實例為旋轉盤反應器，可得自材料 —〗6 — 本紙張尺度適用中國國家橾準1 CNS ) Α4规格（210Χ297公釐） 裝 訂 n 線 (請毛閲讀背面之注意事項#A寫本頁) A7 306937 B7 五、發明説明（14 ) 研究公司（MRC) (Phoenix Arizona )。 一倨微波能量來源24係經過微波導波管26，聯結至電獎 管14。此導波管26會傅播微波能量27，從來源24至管14 * Μ在管14内部界定出激發區域28。電漿氣體係於末蝙13引 進管14，並沿著管14之長度蓮行，通過區域28，其中微波 能量22係被氣體吸收，以使氣體激發而形成電漿。於管 14中所產生之電漿係含有各種活化粒子，包括離子與活化 、電中性基團。例如，若將氫氣（Η 2)引進管1 4中，則會 產生含有自由電子（e — > 、氫離子（fT>及電中性、經活 化氫基團（Η-)之氫電漿，而氮氣（Ν2)則產生電子、氣 離子（Ν _ >及活化基圏（fT )。氨氣（Ν Η 3 )亦可用Μ產生 氫Η*與氮Ν*之基團。但是，正如下文更詳佃討論者，ΝΗ3 會與一呰反應物氣體（例如TiCU反應），而形成一種不 想要之加成物。因此，較佳係使鈍“及/或N2激發•並用 Μ達成低溫C V D 。 利用氫氣（Η2>作為電漿氣體，則電漿之產生會造成基 團Η * Μ及離子化之產生，如下述： 2H+ + 2e_ (離子化作用）（反應式1) 當經激發之氣體電漿沿著管34之水平區段埋行時，重姐作 用係根據下列反應2進行，此時電漿會消失，並經遇氫離 子與自由電子之姐合而產生另外之氫基團Η *。 ~ 1 7 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） ---------^------1Τ------^ (請先閱讀背面之注意事項-(SA寫本頁) 經滴部中央標準局員工消費合作杜印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 — _ —……------------------------------ 五、發明説明（15) H- * e- ^ H* (重姐） （反應式2) 當時間進展時*可能根據反應式3發生第二次重姐。第 二次重組會產生不活性、安定氫氣體分子，其不會對表面 反應貢獻反廯能量。因此，在其重姐之前，使活化基團_ 送至基材22之表面23，是很重要的。 H* + 彳H2 (反應式3) 氩基團H*及竃漿之任何其他其餘氣體粒子，係環繞管 14之90°彎管15理行，並藉由慼受器20之旋轉，沿著垂直 區段1 8向下抽取，及經過出口 1 9離開而進入反應空間1 2 u 旋轉式感受器20，會在基材22之方向]：.，產生一種向下泵 送作用。此泵送作用會產生一種層狀流動之氣艚，覆蓄在 晶Η表面23上方，如箭頭29所示。 較佳情況是，感受器20係經操作以達成相配之氣體流動 狀態。在一種相配之氣黼流動中，«Q-Ι所指示之向下方 向上之氣《流動速率，係等於藉由Q-2所指示之水平方向 上之氣體流動速率。當此兩種氣體流動速率相等時，即發 生相配流動。相配流動之其他討論事項，係揭示於待審之 Φ諫案中，欏埋為”一種在低溫下進行氮化钛薄膜之化學 蒸氣沉積之方法，’，序號08/1 3 1,900 .1 993年10月5日提 出申謫，此申請菜係併於本文供參考。 對於一棰根據本發明原理之有效CVD反應而言，一般期 一 1 8 ~ 本紙張尺度賴巾關家縣（CNS) Α4規格（21GX297公着） ---------^------iT------0 (請先閱讀背面之注意事項声A寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（16 ) 望抵達基材22之電漿氣體，含有大1Ϊ分比之基_，且較佳 為8 0 或更多活化基團，以姐成計。此一高基團姐成物* 需要在最小重姐下，將電漿氣體向下抽取至基材22。基團 之最大利用性，係藉由旋_式感受器20所建立之層狀流動 達成。已經由實驗測定出感受器20之層吠流動型式*會使 得氣體反應物之回流降至最低，旦特別是使得活化氣體基 團在基材表面2 3上之同流降至最低。於是，經極小化之回 流，會使得活化基團之氣相醱撞降至最低*及因此•降低 基團重組而形成安定分子之速率〇意即，根據上文反應 式3重姐成Η2之鼉會降低。結果，有較大密度之有用活化 基團可在基材表面2 3 t供利用，Μ對化學表面反應供應能 鼉，及降低薄嶼之化學蒸氣沉横中所需之熱能。於是，本 發明係有效地降低沉積溫度。 當氣體基團被引進空間1 2中時，即引進反應物氣體，例 如經由圖1中所示之垂直可調整簇射頭30。例如，為沉横 含钛薄鎮，故引進一棰四鹵化钛氣體•例如四氯化鈦（ TiCl4)、四溴化鈦（TiB「4>或四碘化钛（TiU> ，且較佳 為TiCU 。對於一純呔層而言*可將H2激發成電漿，且可 將TiCU引進反應空間12中。然後，在空間12中，通常在 感受器20與基材22上方•發生H*與TiCU之混合物。感受 器20之泵送作用，會使混合物K層狀流動方式，向下抽取 至基材表面23，且纆活化之與TiCl4將會在表面23處反 應，而在基材22上沉積薄膜。氫基團將會根據反應式4 ，對表面反應供應能量。 -19 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） ---------批衣------1T------^ (請先閱請背面之注意事項声彡4寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（17 ) 4H* + TiCU -> Ti + 4HC1 (反應式 4) 此反應將會在基材表面23上產生呔（Ti)之薄膜，且薩 酸（HC1)可經由缠當排氣口 32而移除。賴活化基團對反應 式4之反應所貢獻之能量•將會在降低之沉積溫度下達成 CVD薄膜。 雖然上文所述之本發明實例*可在基材22上產生純呔層 ，但亦可根據本發明之原理*沉積含钛或含其他所要元素 之各種其他材料層。例如可沉積氮化鈦（TiN) *其方式是 將氫（H2)與氮引進電漿產生管14，Μ產生H*輿 『基團。再者，可將氨氣（ΝΗ3)激發，並解離成含Ηβ輿 Ν5*基團之電漿。與氱氣電漿粒子之重姐類似，Ν*基團最後 將合併成氮分子（Ν2)，除非迅速向下抽取至基材之表面 23。另一項實例是，亦可根據本發明之原理，沉積矽化紋 (T i S i 2 )。於此一情況中，可將矽烷氣體（S i fU)與含钦 氣體（例如TiCU)—起引進反應空間12中。此外•可使用 _1之裝置及所述之方法•沉稹婉（V> 。闞於產生氮化故 與矽化钛之化學反應實例，係個別示於下列反應式5輿6 中 〇

TiCU + N* +4H* TiN + 4HC1 (反懕式 5)

TiCU ♦ 2SiH4 +4H* TiSi2 ♦ 4HC1 ♦ 4H2 (反應式 —20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ---------装------'玎-------0 (請先閱讀背面之注意夢項^¾寫本頁} 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（18 ) 6) _1之微波電漿沉積裝置，係用Μ沉積一曆«，且進行 數項試驗，Μ測定此方法之遴用性》將已激發之電漿於匾 域2 8附近點火，並向下游運行·經遇管14進入反應空間 1 2。當此電漿沿著石英管1 4埋行時》其係在微波激發區域 28之下游消失，此表示已發生激發電漿粒子之重姐*例如 根據上文反懕式2 ，而產生其他氫基團。此氫基團随後係 藉旋轉式感受器20，向下抽取至基材表面23。同時•經遇 氣孔29，引進六氟化鎢（WFe)。一種沉積反懕係根據下列 反應式7進行，Μ在基材22 1:沉積一層鎢。 WFe + 6Η* 分 W + 6HF (反應式 7) 為證實氫基圈真正抵達基材表面23，且有肋於CVD程序 •故進行活化能比較。詳言之，係度量鎢沉積速率，作為 基材溫度之函數。闞閉微波電源旦無罨漿，Μ及打開微波 電源Μ產生電漿與氫基團，進行此項度量。所度量之數據 •係Μ對數Arrhenius函數，繪團於圈4Α與4Β中，意即以 lr>(k)對1/T作匾，其中k為反應速率常數且T為絕對溫 度。關於涸別由圖4A與4B所示之無電漿與電漿沉積之程序 及沉積參數，如r : Η 2 速率=2，0 0 0 s c c m WFe 速率=225 s(*cm -21 - 本紙張尺度適用中國國家樣隼（CNS)A4規格（210x29フ公t) ---------批衣------ir------0 (請先閱讀背面之注意事項声彡人巧本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（19 ) 壓力=4托 感受器之旋轉速率=30 RPM 微波電源=900瓦特 從此等簧驗，及所形成之Arrhenius函數 > 計算其活化 能Eβ。對熱程序而言，意即，使用闞閉之微波電源· Εβ = 6 7. 1千焦耳/舆耳-°K 。但是•當打開微波電源K產 生電漿時|闞於此沉積程序所必須之活性能，僅為 Εβ = 63.2千焦耳/奠耳-°Κ 。在此電漿與_電漿沉積程序 間，於活化能Εβ上之降低，係表示經活化之氫基團正抵達 基材表面，並根據本發明之原理，參與表面反應。當利用 活化基團所必須之降低的活化能，會造成闞於CVD程序所 必須之沉積溫度t之降低。如上所討論者，較低沉積溫度 係為需要沉積溫度低於 650T：之溫度敏感性罨路之積體電 路製造t所期望的。 餽之沉積速率*亦Μ感受器旋轉速率或基材旋轉速率之 函數作匾。圈5係說明關於熱程序之沉積速率*係如所預 期之方式，嫌著增加旋轉速率而增加。此係由於Μ下事實 所致，分子反應物係在較高速率下被泵送至旋轉中之基材 表面。但是，對於本發明之t.游基團輔助之程序而言*當 旋轉速率增加時，沉積速率會更急驟地增加。意即•有一 倨超過藉旋轉基材所造成之反應物基本泵送之作用，其會 產生增加之沉積速率。使用本發明之上游電漿方法，已測 定出賴由旋轉式感受器所提供之層狀氣體流動型式，會使 得氣栢碰撞降至最低•及因而降低所必須的活化氫基團 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公蝰） 裝 ： 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項声彡，寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（2〇 ) 重姐而形成氫分子H2之速率。於本發明之上游方法中， 基團之有效鑰送至基材表面，係為在電漿加強之CVD上之 一項重要進步。大部份活化基團係被帶至基材表面· Μ進 行表面沉積反應。因此，不僅活化基團確實會貢獻能量， 並降低其沉積溫度，而且賴由感受器20之曆狀氣體流動而 被綸送至基材之高密度基團，會進一步降低沉積溫度至低 於熱CVD技術之不實用高溫度。 園U顬示一種替代之C V D構造，其係利用一種上游微波 來源Μ產生活化氣體基團。反應器100係包括一髑園繞著 反應空間104之反應室罩框102 。與_1之反應器5 —樣 ，此罩框可Μ控制方式抽輿空至所要之内部沉積壓力。將 電漿氣體引進一支垂直石英管106中。一偁微波等波結構 108 ，係聯结至石英管106 。等波結構108係包括一儷水 平區段110 ，其包括一個微波來源112 。一倨斜角導波匾 段114係將水平區段110連接至垂直導波區段116 。石英 管106係延伸經遇該斜角區段114中之開孔（未示出}， 並延伸經過區段114及垂直區段116 ，於此處延伸經過罩 框102之上方覆蓋板115 。石英管106係延伸經遇板118 ，並終止於位在氣體分散簇射頭1 2 2 t.方之出口端1 2 0 。 簇射頭122係連接至-個石英絕緣環124 ，其係連接此簇 射頭122至反應器軍框10 2之蓋子U5 。亦配置於簇射頭 1 22上方且鄹近石英管1 06之出口端1 20者，為一個反應 物氣體晕環或分散環128 >其具有多個用Κ分散反應物氣 體之開孔。一涸來源管線130係連接至環128 ，Μ將反應 —2 3 一 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210X25*7公釐） 批衣 ： 訂 务 (請先閱讀背面之注意事項-"Α寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 __________B7_ 五、發明説明（21 ) 物氣體（例如T i C U )鑰送至環1 2 8 ° 於導波區段]10内之微波來源112 ’可為一種磁控管或 在微波頻率下會產生能量之任何其他應當來源。例如’可 將-種同軸等波拾波器（未示出）連接至水平等波區段 11 0之一端，K產生必須之撖波能最。 _1A之上游微波電漿來源與反廯器〗〇〇 ，係以稍微類似 _ 1中反懕器5之方式進行操作。意即’將一種電漿氣體 ，例如氫氣、氮氣及/或氨氣’引進石英管〗中，並沿 著石英管106運行，且經遇微波等波结幢〗〇8 * Μ致使氣 體在管106之區段或區域内被激發成電漿。一個旋轉式感 受器1 3 2係支撐基材1 3 4 ，位於簇射頭丨2 2與暈環1 2 8之 下方。與圓1之旋轉式感受器類似，感受器132係聯结至 —個溫度控制裝置（未示出），其會將基材134加熱至所 要之溫度。再者，感受器132係藉櫬軸134聯結至馬達（ 未示出），以致可按需要設定感受器132之旋轉。此旋轉 式感受器，係泵送來自石英管〗06之末蝙120之活化基團 •及來自瑁128之反應物氣_，經遇簇射頭122 · Μ在基 材134上反應及沉稹薄膜層。較佳情況是，抵達基材134 之大部份活化電漿粒子係為活化基團，其會對表面反應貢 獻能量，Μ達成低溫CVD 。其餘未被利用之氣體•係經邊 排氣孔1 3 8排氣。 «1$旋轉式感受器與上游電漿來源合併之層狀氣體流動 *會產生期望之基團密度•但鈦之低溫CVD方法，亦已使 用—種經僱壓之氣_分散簇射頭作為RFS極而達成，以產 一 2 4 一 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) Α4規格（2ωχ 297公缝〉 裝 ： ： 訂 I 务 (請先閱讀背面之注意事項再冬寫本頁) A7 3〇6S37 ~~~~~~----_ 五、發明説明（22) 生靠近此基材之離子與基團之電漿，M致使雕子與基圈有 助於低溜表面反應。因此，圔2顯示一種C V D反應器之較 佳具體貢施例，根據本發明之原理，使用活化基圑與離子 達成低溫沉積。參考園2 ，反應器40係包括一俩沉積室單 框42及簞框蓋43，界定出一個反應空間44。罩框42亦顧繞 著一個旋轉式感受器46，其係將基材48支撐在空間44中。 與圈1之反應器類似，反應器40可被選揮性地抽氣至各種 不同内壓，而感受器4 6係個別地_結至可諝整之热與旋轉 控剌器，Μ在不同溫度與速度下加熱及旋轉基材48。 從罩框42頂部向下延伸者，為圓柱姐装50*其係連接至 —個簇射頭52。簇射頭5 2係懸掛在基材48上方。將欲被激 發成電漿之氣體，纆過氣體注人瑁54，引進圓柱姐裝50中 •經遇多個環孔56。環54係藉由管線55，連接至電漿氣體 供應處。簇射頭52係藉由進料管線姐装58而聯結至RF電源 *該姐裝58係延伸經過圃柱姐裝50至簇射頭52。圓柱姐装 係包括一僩圆柱體51及絕緣瑁60，此絕緣環係將圚柱體 51與簇射頭52隔開，其理由於下文討論。於反應器40之一 項具體實施例中，圓柱體51係以電方式接地。RF能量會使 簇射頭/電極52形成餳壓，Κ致其係充作一個電極並具有 -個相闞聯之RF場。簇射頭/電極52較佳為約0.25英时厚 •並含有大約300-60 0個分散孔62。經過電漿氣體注入環 54所引進之氣體，會在圓柱體51中向下潦動由經僱壓 之簇射頭/電極52所建立之RF場，會使氣體激發，Μ致霣 漿係在簇射頭/電極52之下方表面53之下方產生。較佳情 _____—25 — 本紙張尺度遠用中國國家榡率（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 裝 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再\寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印掣 經濟部中央標準扃員工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（23 ) 況是*簇射頭分散孔62之尺寸係稍小於傅統氣體簇射頭之 氣體分敝孔，Μ防止在孔62中產生電漿，否則其會造成在 孔中沉積*及_後囊擊基材48。再者，此簇射頭52之較小 孔62，會防止在簇射頭52上方*於圆柱體51内側形成電猜 ，因而使霣漿集中在簇射頭/電極52下方且靠近基材48。 此簇射頭62，在一較佳具體實施例中*係定尺寸為約 1/32英吋寬。圓柱«51較佳係具有如簇射頭/電極52之相 同直徑· Μ將《漿與反應物氣體擴展在整個簇射頭52上方 〇 將反應物氣體（例如TiCU)經過璁f>6引進，該環66大致 與環5 4同心，並藉管線（5 4連接至反應物氣體來源。來自注 入器環54與66之氣體流動，當此氣«邏行至簇射頭/電極 52時，會在圚柱體51之長度方向内展闋。利用旋轉式感受 器46、園柱體5丨、及簇射頭./霣極52，對於通過簇射顗 52之進入的電漿氣體之速度形態而言，較佳係在其抵達該 旋_中之基材48之前，已被完全展開。簇射頭/電極52與 基材48·係間隔0.25至4英时之間，以確保電漿係靠近基 材48°較佳情況是，此間隔係在1英吋以下，且在一項較 佳具體實施例中為約20亳米。當氣體通遇簇射頭/罨極 52時’横越此蔟射頭/電極52之壓力降落，係從氣_之速 度形11上變為平坦。意即•此氣體在簇射頭/電極52之中 心® •具有與環繞其周圍處相同速度之傾向。這是在基材 表面49 h均勻沉積薄膜所期望的。電漿氣體通過簇射頭/ ® 5 2 ’並於邮近簇射頭/電極5 2之底部側面5 3，被激發 ___________一 2 6 ~~ 本紙張尺度適用中國國家橾车（CNS )八4規格（21〇χ297公釐） ---------种衣--------IT------0 (請先閲讀背面之注意事項本頁) A7 B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 ,94、五、發明説明（） 成鼋獎。如上述，已發琨RF電漿可使用低達450 KHz及高 達13.56 MHz之RF能量_行瀲發’且本乎並非特別 是對頻率敏感的。 若感受器46係使用園2之沉積_造進行旋轉’財』此旋轉 式感受器46之泵送作用’係發生往簾射頭/電極52之下方 。於如圖2中所示之本發明具_實腌例中’ 518特地使用極 靠近基材48之簇射頭/電極52*會產生濃霉獎’其中很大 密度之有用氣體基團與離子，係貼近基材表面49。使用圓 2之RF簇射頭/霉極構造’已發規在旋轉此感受器46超過 大約100 rpm時，似乎並未獲得顯著之加強作用。但是· 亦已發現在0 rp·之旋轉速率下，雖然並未急»地影響其 沉積速率，但會降低反應物與電獎氣體流動之均句性’及 随後之沉積。一般而言’闞於利用R*7族射頭/電極之沉積 構造，可使用〇興2,000 rp·間之基材旋轉速率。 正如進一步於下文所說明者，已證實大約100 rp之感 受器旋轉速率，足供沉横使用。錐然在上游電獎產生方法 中，較佳係僅利用基團’但在使用RF餐射頭/電極52之沉 積期間，則基團與醵子均存在。意即，離子與基團均會對 表面反應供應能最。雖然通常不期望僅使用離子’此係由 於其具有黏附至接觸與孔洞表面及產生不一致薄膜之傾向 ，但基材48之一些_ f «擊是有利的*因其會對基材48之 表面49 h之成長中薄膜靨供應額外能量。但是，基材48之 太多離子轟擊，可能會傷害基材48之横體電路裝置•且可 能會導致不良薄膜一致性。因此，沉積參數與簇射頭間限 -2 7- 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Λ4规格（210X 297公釐 (請先閱讀背面之注意事項再\寫本頁) -裝. 訂 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印掣 όϋβ〇37 at Β7 五、發明説明（25 ) 係按本文中所述加以選擇’ Μ達成基團與離子之有用混合 物。如上文所討論者，對_2之構造而言，其間隔係在1 英吋以下，且較佳為約20奄米。 將反應物氣體（例如Ti(:U>經過另-個氣_瑁66*引進 圓柱《51中。此反應物氣體係沿著圓柱«51之長度方向而 向下運行•且當其通ft簇射頭52之開孔62時，亦被藉由族 射頭/ ¾極52所建立之RF場所激發。反應物氣體係伴嫌著 經激發電漿之基團輿纖子，趣行至基材48之表面。此基團 、鐮子及激發之反應物氣體粒子*係在基材48之表面處反 應，Μ在基材48上沉稹薄_，例如含呔薄_。 由於簇射頭/電極52與基材48之緊密間隔，且併用圖柱 體51 ·故從簇射頭52發出之氣臞混合物流線65*係靠近基 材48，Μ提供有效沉稹，並降低迂邂在基材48旁之氣體混 合物量 <> 意即•氣體之邊界靨極小，其係定義為氣體流線 65下方之體積或空間，相對於感受器46其係停滯的或不移 _ °因此，大百分比之基團、離子及反應物氣體粒子係使 用於表面反應中，且因此，CVD程序之效率及沉積速率會 增加。 使用充作RF電極之蔟射頭/電極52，於基材48上產生更 漿•因此加強基團與濉子密度在基材48上之均勻性 ’及經沉橫薄膜之均勻性。於圈2 ' 2 Α及2 Β之R F簇射頭/ 電極構造中，當旋轉速率與進人之電漿及反應物氣體潦動 相E配時’意即相配氣體流動，則其沉積速率抵達最大值 °因此’一般期望當感受器旋轉時，抵達相配流動。 —2 8 — 本紙張尺度適用中關家鱗（CNS ) A4規格（2]QX 297公釐 (請先閱讀背面之注意事項乒\寫本頁) 裝 、1Τ 經濟部中央標孪局員工消費合作社印製 Α7 Β7 i、發明説明（26 ) 園2A係揭示一種類似圔2構造之RF簇射頭/罨極構造， 惟較為詳畑。於_2與2 A之間，儘可能利用類似參考數字 。_2A之構造係類似待審之美圔專利申講菜序號 08/166,745中所掲示之結構，其揭示内容完全併於本文供 參考。 於圏2A中，係Μ切蹰方式顧示一部份CVD沉積室罩框 42，於其上裝載RF簇射頭/電極裝置142 ，此裝置係用Μ 進行本發明之低溜沉稹。熟諸此藝者應明瞭的是，欲描述 之某些特激可能Μ於本發明之一或多項，但非全部之具雅 賞拖例。於國2Α中，簇射顗/霉極52係包括一僩裝載於其 上之R F線芯柱1 4 4 。正如將更詳綑討論者*此R F線芯柱 144為構成RF進料線組裝58之數倨姐件之一。此RF進料線 姐裝58亦充作一僩加熱管·以傅等热适難簇射頭/電極 52，其亦於下文進一步討論。較佳情況是，線芯柱144係 Μ同心方式機製在内，且係與簇射頭/轚極52之上方表面 146為一鏊體，Μ增加RF信號傳等及熱傳導效率》RP線 148係包括線芯柱144及經焊接於其上之管件150之附加 長度，以達成所要的RF線148之總長度。焊接點係表示於 149 。較佳情況是，簇射頭/電極52與整體線芯柱144係 由鎳- 200所製成，而RF線管件150則由一種高度傅導性材 料所製成*例如6061 -Τ6鋁。但是，熟諳此藝者應明瞭的 是·其他材料可供RF線150使用*例如練200 。於一項具 體實施例中，RF線148係由經鐲塗佈之鋁所製成，Κ防止 RF電漿在本發明之霉漿加強之CVD反應期間*於該圓柱姐 —2 9 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ---------批衣------，玎------m (請先閱讀背面之注意事項再\寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 —___!Z__ 五、發明説明（27 ) 裝50之圓柱體51内形成。較佳情況是，此簇射頭/電極為 約0 . 2 5英时厚。 簇射顗極52係Μ氣體分散孔62之型式穿孔，K在 CVD處理期間均匀地分佈反應物與爾漿氣體。如圏2Α中所 示·直立之RF線芯柱1 44係罠有一倨周圃肩部凸緣152 · 鄰近且平行於簇射頭/電極52。凸緣152係間隔配置於蔟 射頭/電極上方表面146之上方•並允許氣體分散孔型式 延伸至肩部凸緣152之下方，使得氣體流動干播率降 至最低。再者，此凸緣152有肋於RF能量沿著線148傳導 至簇射頭/電極52，幫助冷卻蔟射頭/電極52*及提供對 於隔鑣管154 、156之機械支撐。此簇射頭電極構造之一 種替代具體實腌例，係免除凸緣152 ，如麵2Β中所示。 圓2Α之RF簇射頭/電極裝置142 ，進一步包括僩別為第 一個與第二個陶瓷隔離管154 、156 ·其係與RF線148同 心*且環繞至少一部份R F嫌1 4 8 。如所示，陶瓷隔雕管 154 、156係藉周圍0部凸緣152所支撐。管154 、156 較佳係由氧化鋁（99.7Χ AU03>所形成，其易於市瞒得自 例如C00rs陶瓷公司（Golden· Colorado)。此等隔難管 1 54 、156之一項功能•係為防止RF電漿在CVD處理期間 於RF線148附近形成，其方式是使RF線148與圓柱姐装 50中之電漿及反應物氣體隔離。正如可以明瞭的，一般係 期望防止任何電漿在圓柱組裝50内形成，以使菫漿集中在 簾射頭/電極52之下方。因此，隔艨管154 、156係用Μ 防止此一雷漿在圓柱姐裝50之内部形成。此外，及如下文 ______一 3 0 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）' ---------t------.1T------0 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（28) 所更完整描述者，隔離管1.54 、156有肋於防止在RF線 148通遇氣體分配器蓋158之位置處，於氣體分配器藎 158 (其係處於接地甯位）與RF線148之間形成罨短路。 氣體分配器蓋〗58係藉許多鏍釘〗50 ，裝載於罩框42上。 如圈2A中所示，氣體注入環或晕環，例如環54、66 (M透 視顯示> •係位於稍低於氣體分配器Μ 158之處，並供應 CVD反應及電漿氣體至臑柱姐裝50之内部。氣髑注射環 54、66可為兩姐用Μ引進數種反應物氣《之多個同心環。 --個密封係防止在RP線148逋過氣體分配器蓋〗58之位 置處造成輿空滲漏。此係賴由一俩機軸密封及一個凸緣密 封達成。如圈2Α中所示，一儸陶瓷密封板160係藉兩個不 綉_夾162向下壓。夾子162係»禪簧墊圈/嫘钉姐裝 164造成對分配器蓋158僑斜，Μ在密封組件上獲得預定 向下力，Μ確保瑭當封合· Κ調節密封姐件中之容許堆積 ’及吸收由於可能在CVD處理期間所發生之熱臃脹所致之 尺寸改變。密封板1 6 0會向下壓縮一個不绣鋼套圏，其依 次會向下壓縮一個位在陶瓷密封體170中之0型瑁168 。 藉夾子162所施加在密封板16 0上之向Τ力，亦會迫使密 封體170向下靠著氣體分配器蓋】58 ，其會壓纗位於密封 體170與氣髑分配器蓋158間之0型環172 。應注意的是 ’密封體170具有一假向下延伸之環形凸緣174 ·其係環 繞著RF線148 ，於其通過氣體分配器蓋158之整個長度上 。環形凸緣174之下端176 ，係向下延伸至其碰到陶瓷隔 離管1 54之點。如所示，外側陶瓷隔霱管1 56係比隔雕管 __________— 3 Ί — 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0Χ 297公釐） ---------^-------ΐτ------^ (請先鬩讀背面之注意事項再i-;<i本頁) A7 3()6937 ---_ 五、發明説明（29) 154延伸得更為向上，Μ致在氣體分配器蓋158與RP線 148之間，無直接線路。這在使用RF線148以推動簇射頭 /電極52時，會防止產生電弧。 RF線148亦具有加熱管結構之功能。闞於加熱管結構· 此種裝置為本身已知者，且在本發明中，此加熱管結構係 用Κ將熱從蔟射頭/電極52帶走，此热係藉由來自經加熱 感受器46之輻射能，Κ及_由豳加至簇射頭/電極之RF能 最所產生。RF線148之中央空間178 ，係具有一種毛氈或 其他遘當毛细管芯吸材料内期（未示出）。空間178係於 其中使用一種液體（例如丙酮）•在液_本身之蒸氣壓下 進行密封，該液體係進入該毛细管材料之孔隙，潤濕RF線 148之所有内部表面。藉在沿著RF繚長度上之任何點腌加 熱*則在該點上之液體會沸嫌並進入氣態。當其發生時， 於芯吸材料中之液體會捕獲氣化之潛熱•於是處在較高壓 力下之蒸氣，會在密封管内部移動至較冷位置，其會在此 處凝結並再進入内期中。因此•蒸氣會捨棄其氣化之潛熱 ’並將熱從該加熱管結構之”輸入”端移動至其”输出”端 。-個一般參考架構是，可將熱在約500 mph之速率下， 沿著加熱管移動。 參考圔2A中所利用之特殊構造*加热管結構之入”鳙 係為附加至簇射頭/窜極52之端_出”端係為園2A中所 示之上端，其具有一僩繞著它而密封之液艚冷卻夾套180 。密封係藉〇型環櫬袖密封182與183達成。冷卻夾套 180較佳為一棰聚合體材料•並具有TE[?L0N壓縮配件184 —3 2 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公缝） (請也閱讀背面之注意事項再〜寫本頁) &'?濟部中央標準局員工消費合作杜印聚 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3Q) 與185 ，此配件係使TEFLON管件186連接至冷卻夾套180 。一種遘當冷卻液體，例如水，係流經管件186與冷卻夾 套180 ，Μ將热從評線148帶走。這允許該冷卻液體與 RF線148直接接觸，Κ獲得熱從線148之有效傅等。此外 ，使用此種構造，則（:V D反應器室從來不會有招致内部冷 卻劑滲漏之可能性，也不會因RF攜帶之液體而對金靨管件 有任何腐蝕作用。如所述，通過TEFLON管件186並將熱從 RF線148帶走之液體可為水*惟可使用多種流體，依欲被 傳等逭離線148之热而定。RF線148亦包括一個帽蓋188 •其係被焊接在應當位置上，並具有一儸填充管190 ，以 將所要之流體填入内部空間178中。一棰逋當市_可得之 加熱管，可得自 Ther_ocore公司（Lancaster, PA.)。 如圖2A中所示，係利用一種鋁製圖柱髑51，K改變簇射 頭/電極基材間隔。簇射頭/鬣極52係藉螺訂192固定至 圓柱體51，該螺盯較佳係由一種於RF霄漿存在下不會腐蝕 之材料所製成。一種此種材料為Hastelloy C-22，其為 H a n e s _際公司（Κ 〇 k 〇 m ο , 1 N .)之商檷名稱。由此種材料 所製成之薄當螺訂，可得自p Unac le製造公司（Tempe, AZ .) 石英環60係以電方式隔離簇射頭/電極52輿鋁製圖 柱體5 1。一種供環6 〇用之適當品質石英，為Q u a r t z T08-E ’ 其可得自 Hereaus Amersil (Teeipe, Arizona ) n處於接地電位之螺釘192 ，係賴兩僩聯鎖陶瓷隔離套简 194與196 ，而與簇射頭/電極52隔鐮。對隔離環6〇使用 是因為其對於熱衡擊之顯著抵抗性。這可能是很重 一 3 3 一 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) a料見格（210X297公釐） 裝 Ί 線 (請先聞讀背面之注意事項再〜寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 B7______ 五、發明説明（ 要的，因為在石英瓖60下方之RF簇射頭/電極52，變得受 加熱至較高溫度，且比石英環60上方之鋁製圓柱《151更快 速，因而在環60中引致熱衝擊及應力。螺釘198 ，其可由 與螺釘192相同之材料製成，係用以將鋁製圓柱體51附加 至箪框42上。如1：文所討論者，可使用各種長度之圓柱體 51，Μ改變簇射頭/電棰至基材之間隔。圊柱體51之長度 較佳係烴選擇，Μ將簇射頭/電極52置於感受器46之1英 时内。 RF能量係_由包括芯柱144與管150之RF進料線姐装 5δ ·傳等至簇射頭/電極52。隔_管1 54 、1 56必須經電 隔離，及防止管件150與金_罩框42之任何零件（包括分 配器蓋158 )間之形成電弧。再者，此裝置係包括一届環 繞管件150之密封，其位置係在該管件通過分配器蓋158 之處，如上文所述及圔2 Α中所示。 RP能量係纆遇一僩烴屛敲之RF供應電纗200所供應，該 電續係連接至R F竃源5 7 (未示於圈2 A中 >，並在一端1:具 有一個UHP連接器。連接器202係搭配另一傾UHF連接器 204 ，後者依次纆由12規管電線206之長度* _结至一倨 裝載在RF線148上鏞之不绣_機軸套瑁208 。使用此種配 置，對於RF罨流之流動，有最小電阻。RF線148中經暴露 於機轴套環208上方之Η段，係賴一個聚合體帽蓋212 · 與接地之金靨屏蔽210隔艫。咸信此裝置能夠在450 KHz 至13.56 MHz下，_送250-300瓦特之RF動力。 圖2B顧示一届用以進行本發明之RF簇射頭/電極構造之 •^0··» ^ P·— 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ---------扣衣------.玎------.^ (請先閱讀背面之注意事項再〜寫本頁) 經濟部中央標皁局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（32 ) 替代具體實施例。圖2B之CVD装置220 ，係W類似國2與 2A中所示装置之方式掸作。囂即，RF簇射頭/電極222係 藉RF進料線姐装224形成偏鼴，同時電漿與反應物氣體係 經過一儼阓柱姐裝226 ，泵送至感受器230上之基材228 。但是，圖2B之具_實施例係免除_2與2A之金靨圚柱體 51及絕緣瑁60，同時當簇射頭222經鴒壓成為電極時，會 防止在接近RF線之圓柱組裝226内部形成電弧，並防止在 圓柱姐装226内形成不期望之電漿。圈2B之具體實施例係 利用一儸單框，例如一種類似圔2之罩框42，其包括一僩 羅框蓋2 3 2 ，及包括一偁RF供應組裝234 * —倨具有冷卻 夾套237與相«聯的溁«供應線之加熱管姐装236 ，及一 «具有密封姐装241之氣體分配器蓋239 *全部大致類似 國2之個別姐件。但是，園柱姐装226並未包括如画2中 所示之金麵«柱體51及絕緣環60。而是，一種由絕緣材料 (例如石英）所製成之圓柱體238 ，環繞著RF進料線姐装 224 〇 圚柱驩238較佳係調製自一種高品質石英，例如Quartz T08-E ，其可得自如上述之Hereaus Aiersil 。石英圚柱 體238係藉一届由傅導金黼（例如Nicke卜200)所製成之 辣簇射頭/霉極222所支撐•無需使用園2輿2A具嬲實施 例中所使用之嫘釘或其他固定器。詳言之，在罩框蓋232 内形成一個階梯狀孔240 ，W容納圃柱體238之上端242 。〇型瑁243 、244係置於階梯孔240與圓柱體238間之 界面庵，以在此界面上形成一個密封。於圖柱體238之下 -35 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X2<)7公t > ---------批衣------ir------it (請先閲讀背面之注意事項再〜寫本頁) A7 30693'? _El 五、發明説明（33 ) 端246 *在圚柱« 238形成一個環形凹口 248 ，以容納簾 射頭/電極222之周園邊緣250 。圓柱H 238之凹口 248 ，係置於簇射頭/電極2 2 2之周園邊緣2 5 0上。簇射頭/ 電極2 2 2係包括一僩芯柱2 5 2 ，其係連接至R F線管件2 5 4 ，例如賴由在2 5 5處之焊接，而形成單一 R P線2 5 6 。R F線 256係Μ摩擦方式保持著，並於其頂端藉套環258支撐， 此套環係類似圖2Α之套瓖208 3此RF線，係依次，支撐簾 射頭/電極222高於感受器230 。簇射頭/電極222 ，係 依次，賴由在凹口 248處鄰近圚柱體238並使其保持在孔 240中，而使圓柱雅238支撐在圓柱姐装226中。於簇射 頭/罨極周_邊緣250與圚柱體凹口 248間之界面，係賴 一個壓縮之0型環258密封，其係在攔板248與一個在簾 射頭/電極222之周圍邊緣250中所形成之類似相應環形 凹口 26 0之間被壓縮。與圓2與2Α之具髓實施例類似，多 個氣體*環或環262 264 ，係將必須之霉漿與反應物氣 體引進圓柱體238中 圔2Β之具體實豳例，不必使用金靨螺釘，即可使圆柱體 238連接至3框蓋232 ，並使簇射頭/電搔222連接至圓 柱體238 。此會進一步降低圓柱_ 2 38内部形成電弧之可 能性，因為降低金靨貼近經傾壓之RF簇射頭/電極222 。 再者，其不必在簇射頭周_邊緣250處使用陶瓷隔離套筒 〇 因此，此RF簇射頭/電極222亦已被修改。簇射頭/霉 極222係包括一個無凸緣之芯柱252 。替代地，於芯柱 _________—36 — 本紙張尺度適用中國國家橾率（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） ---------^------，訂------^ (請先閱讀背面之注意事項吞〜寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作杜印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明说明（34 ) 252附近形成一個稍微之背脊266 ，且如圖2A中所示，背 脊266係支撐一個大致圓形之》瓷盤268 ’其係製自一種 陶瓷材料，例如氧化鋁（99.7X AU03)’類似HI2A中所示 之W瓷隔練套茼154 、156 陶瓷盤268係藉背脊266支 撐•且依次，支撐隔離套筒270 、271 隔離套筒270 、

271較佳亦由一種_瓷絕緣材料所製成，此材料係類似供 _2A之套简154 、156所使用者。與已在上文中討綸用K 進行本發明之具《實施例一樣，簇射頭/電極2 2 2之孔洞 ，較佳為約1/32 (0.0313)英时直徑· Μ防止電漿在圓柱 體238内部形成，並將電漿大致限制在簇射頭/電極222 之下方，及在感受器2 30之上方。_ 2Β之具體實施例•係 利用石英圃柱《 238 ，並免除鄰近簇射頭/電極222之金 鼸連接嫘釘，其有肋於防止電漿在圓柱體238内形成，及 防止在RP線256與簇射頭/電極222及任何瓖繞之金屬間 形成電弧。一絕緣層272可置於氣«分配器蓋239之頂上 • Μ防止被操作者接觸，因為此氣«分配蓋2 39在操作期 間變得非常熱。 已利用 2與2Α之RP電極/簇射頭構造，進行許多沉積 操作，Μ證實本發明之可用性。詳言之，於約400Ρ之溫 度下，將一靨氮化呔沉積在基材晶片上。此係實霣上低於 一般為進行热CVD程序所需之基材灌度，其可能超遇 1000 t很多。例如，採用下文所列示之參數，使用氨氣（ Ν Η 3 )與氮氣（Ν 2 )，沉積一層氮化呔，其结果示於表1中 。本發明之構造係利用500與5,000 sccb間之電漿氣體流 一 3 7 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） ---------装------ΐτ------^ (請先閱讀背面之注意事項再々寫本頁) A7 B7 五、 發明説明（ 35 動（對NH3而言為50至500 see·)，而反應物氣體流動 例如TiC“ ，則期望在0.5與10 SCCB之間。反應空間 44應被抽氣在0. 5至10托之間。 T i C 1 4 ( S c c b ) ΝΗβ (see·) Hz (seen) RF窜源（瓦特） 反應室壓力（托） 感受器旋轉速率（rp·) 基材溫度（tn 10 500 500 250 0 450 KHz 1 10 0 400 结果及其他沉稹參數 磨醒麻（A ) 沉穑谀垄（A /分鏞 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 沉《除間（耖）_____________

感 Hifi」3LXIL 11 800 400 1 20

414 471 457 晶片卜3為矽，然而晶片4-6為在表面上具有二氧化砂 38 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公缝） ---------批衣------ΐτ------0 (請先閲讀背面之注意事項再t寫本頁) A7 S069S7 B7 五、發明説明（36) 經濟部中央標隼局員工消費合作杜印製 薄 層 之 熱 氧 化 物 晶 片 〇 進行 此項 作 業 ， Μ確 信本 發 明 之 程 序 可 利 用 在 闞 於 矽 晶 Η 與氧 化物 晶 片 之 廣範画CVD 應 用 上 〇 每 . 個 表 1 之 基 材 晶 Η , 亦在 圖 2 之装置中姶予RF電漿 氨 ( N Η 3 >退火 » 於250 瓦特下進行約1 2 0秒 ，於 5 托 之 壓 力 下 ， 使 用 5 , 000 S C cm 氣體 _度 之 HH 3 。於 退火 期 間 t 感 受器之旋轉速率為約100 rp BI ° 此 HH 3 RF電漿會改 良 所 沉 積 T i Ν 薄 m 之 品 質 如 進一 步於 下 文 所 討論 者。 根 據 本 發 明 之 原 理 » 此RF電漿電極/簇射頭構造 > 可 用 Μ 在 基 材 上 沉 積 氮 化 钛 (Τ ί H )薄膜 • 使 用氮 氣（h2) 與 氫 氣 ( η2 ) 替 代 氨 氣 ( ΚΗ3)- 闢於 T i N 之 112與 低 溫 沉 積 之 各 種 薄 m 結 果 與 沉 稹 參 數* 係示 於 表 m 號2 '3 N 4 及 5 中 f 增 加 表 數 百 係 增 加 沉積 溫度 〇 u. 1 直 Ml 1 2__ Ti Cl 4 ( s C c a ) 10 Hz (s C C 丨） 500 h2 (s C C B1 ) 500 RF電源 ( 瓦 特 ) 250 0 450 KHz 反 應 室 壓 力 ( 托 ) 1 感 受 器 旋 轉 速 率 (r P in) 100 基 材 溜 度 ( V ) 400 沉 積 時 間 ( 秒 ) 180 私衣 訂 ，線 (請先閱讀背面之注意事項再々寫本頁) —3 9 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 _ 五、發明説明（37) 表in 晶片絪號 結果及其他 鎌——-- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TiHJS 厚 度（A) 825 1023 1221 1262 1227 1224 1141 1348 1400 1106 沉掼速率 (A/分 19) - 275 341、 407 421 409 408 ：80、 449 437 389 層霄阻率. (« Ω-公分)丨 1530 26864 4118 3108 855 4478 3982 4658 3449 4501/ 感受器溫 度（Ό) 470 480 4S3 470 470 460 460 460 460 460 表編號2之晶片1與2為矽，而其餘晶片3-10為熱氧化 物。晶片6-10係於5.000 seen之ΝΗ3氣體速率下，於3托 之内壓下（晶Η6係在5托下進行> ，及1〇〇 r>p·之感受 器旋轉速率下，接受250瓦特退火*歷經120秒。 表編號3係銳明利用基材灌度450C之沉積搡作結果， 但其餘則輿表纒號2之沉積搡作中所使用者相同之氣《與 沉稹參數。晶片1與2為矽，而晶片3-8為热氧化物。其 结果如下，其中表編號3之晶片6-8 ，係於5000 scc·、 5托及100 rpe旋轉速率下，使用250瓦特之爾源程度， 接受120秒RF電漿氨退火。 一 4 0 一 本紙張反度適用中國國家樣率（CNS)八4規格（210X297公着） ---------装------订------^ (請先聞讀背面之注意事項再办寫本頁) A7 B7 五、發明説明（38 ) 晶片堳號 结果及其他 #数…—. 1 2 3 4 5 6 7 8 TiH厢厚 度（A) 996 1009 1064 1488 .1562 1444 1 1381 [306 沉積速率 (入/分撞） 332 336 1 355 496 · 521 481 454 435 層電阻率 (u Ω-公分） 640 607 666 S15 821 7121 5812 6363 r 感受器溫 度m . 518 519 521 524 521 522 524 523 重覆此低溫TiN沉積•使用 50 0 C下之基材溫度*且其 結果係根據下表編號4列表。晶片1為矽，且晶片2-7為 熱氧化物。 ---------^------ΪΤ------# (請先閱讀背面之注意事項年填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 —4 1 — 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 B7 五、發明説明（39 ) 表Ji號4 晶片编號 结果及其他 1 2 3 4 5 6 7 TiHJM 厚 度(A) ；990 1086 1034 1092 1004 1001 1004 沉S速率 (A/分埴） 330 362 345 364- 335 334 335 層堪阻率. Ω-公分） -578 687 700 786 IS92 1840 18S6 慼受器溫 度（Ό) 579 590 597 595 591 593' 594 於表編號4中之晶Η未經退火、然而晶片5-7係使用參 考表煽號3中沉積搡作所用之類似RF甯漿ΝΗ3退火程序及 參數，進行退火。 同樣地使用600 t之基材溫度，使用本發明之CVD程序 ，以沉樓TiN ，其結果示於下文表纒號5中，其中晶HI 輿2為矽且晶Η 3 - 8為熱氧化物。 -42 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ---------^------、订------i (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 3()6^37 五、發明説明（4Q ) A7 B7 晶片垢號 结果及其他 參數 1 2 3 4 5 6 7 8 TiHia 厚 度（A) 657 822 740 768 767 765 τη 910 沉積速率 (A/分鍍） 219 274 247 263 256 255 258 303 層霣阻率 Ω-公分） 391 254 432 543 471 • 949 973 2710, 感受器溫 度m 650 650 650 ’ 650 650 650 650· 650 (請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 又一次*RF電漿NH3退火係在表編號5之基材晶H6-8 上進行•類似表3與4之退火步ίΐ，惟係在1托而非5托 之壓力下進行。因此，使用本發明之低溫CVD程序之ΤίΝ 沉積，可在低於傳統熱CVD所必須溜度之各種溫度下達成 〇 雖然氮化钛可使用本發明進行沉積，但亦可能期望僅沉 積純鈦層。例如*可將鈦·層沉積在矽晶片t，然後與呔反 應而形成矽化钛（Τ ί S U)薄膜。關於此點，本.發明亦可用 以沉積钛層。 -43 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X Μ7公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（41 ) 下表編號6係提出一項沉積操作之結果與參數•其係造 成在650 1下之熱氧化物晶Η上沉橫約84J!钛之薄膜。對 於此種低溫化學蒸氣沉積而言•這是一項優良結果。表6 之沉積操作，係根據下列沉稹參數，使用圈2之RF簇射頭 /電極構造進行。

IL 於 mi-lfiLJLUL

TiCU(scc·) 10 Η 2 (seen) 500 RF電源（瓦特） 250 θ 450 KHz 反應室壓力（托） 1 慼受器旋轉速率（rp·) 100 沉横時間（秒） 2 700 基材溫度（ΐ： ) 565 表編號6 晶片編號 一—一.一—一一―— 結果及其他參數 1 T i暦匿麻（A ) 1983 沉穑谏案（A /分鐮） 4.4 層》阳案（u Ω -公分） ^12.9. 感受器i度(H丄.....— R5 1 一 4 4 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） ---------1------ir------# (請先閱讀背面之注意事項Wt填寫本頁) A7 7 β 五、發明説明（42 表編號6之基材晶片未經退火。其他Ti-層沉積搡作•係根據下文表編號7參數進行下列结果示於表編號7中： m牖號·ΐ之沉積參黻 T i C I 4 ( s c c m ) Η 2 ( s c c m ) R F電源（瓦特） 反應室壓力（托） 感受器旋縛速率（rpis) 沉積時間（秒） 基材溫度（υ) 感受器溫度（t：) 10 500 250 § 450 KHz 0.85 100120 (晶 H7 為 180 秒） 565 650 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 晶片緬狨 .结果及其他 '麥數:、 1 2 3 4 5 士7 8 9 10 11 12 τϋ厚 度(Α) 134.8 466.2 、209/2 100.8 194.W 154.98 115.92 114.7 152.5 39.06 41.6 50> 沉積速率 (Α/分埴） 67.4 233.1 101.6 50.4 97.0 77.5 38.6 57.3 76.2 19.5 20.6 15.2 »霣阻率 (« Ω-公分） 2116.I 1767,8 761.8 1001.4 371.6 321.6 45 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） . 辦衣 線 (請先閱讀背面之注意事項再磧寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（43) 表 7 之 晶 片 1-3 及 7- 9 為 矽， 而 其 餘 晶 片 為 熱 氧 化 物 〇 表 編 號 7 之 晶 片 均 未 接 受 NH 3之R F霉漿退火 〇 由 於 含 钛 薄 m 之 化 學 蒸 氣 沉積 之 利 益 > 係 為 經 改 良 之 階 次 覆 蓋 率 及 薄 膜 -.一 致 性 » 優 於物 理 沉 横 技 術 t 故 將 根 據 本 發 明 所 沉 積 之 數 個 薄 膜 層 進 行測 試 • Μ 度 量 —.L 致 性 與 階 次 覆 蓋 率 〇 供 „* 致 性 與 階 次 覆 蓋率 測 試 之 層 » 係 根 據 表 編 號 8 之 參 數 進 行 沉 積 » 其 結 果 示於 下 表 編 號 8 中 〇 根 據 下 列 參 數 所 沉 積 之 薄 m 層 » 其 薄 _ 一 致 性 與 階 次 覆 蓋 率 均 極 良 好 0 mm — 董擻並之沉ι蓥直 TiCl 4 ( S C c η ) 10 H2 (S C C ) 500 n2 (S C C ) 500 RF電源 ( 瓦 特 ) 250 8 450 KHz 反 應 室 壓 力 ( 托 ) 1 感 受 器 旋 轉 速 率 (r P ) 100 基 材 溫 度 ( 1C ) 450 感 受 器 溫 度 ( X： ) 520 ---------^------,玎------0 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 一 4 6 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X 297公嫠） 306^37 at Β7 五、發明説明（44) 表煸號8 晶片煸號 结果及其他鐾齡 1 2 Τ ί Ν層厚用1 ( A > 586 2423 沉穑涑率（A /分缠} .Ί6 2 __1M — 歷雷阳率（η Ω -公分> —盤廬器溫AJJQ-I_________________ —一―m —________ (請先閱讀背而之注意事項再瑣寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 於表8中所使用及用K測試階次覆Μ率之晶Η ，均未使 用ΗΗ3之RF鼋漿進行退火。 如上文所說明者，可根據本發明之原理•沉積氮化钛（ TiN)曆，無需使用氨氣體（ΝΗ3>。替代地，使用“與1氣 驩之混合物。使用TiCl4 、（<2及^2_行氮化鈦之低溫沉積 ，係為期望的，因其會降低在反應室中由TiCU與NH3之 化學反應所形成之污染物。更詳言之，TiCU與NH3在低 於ΐ2〇υ之溫度下反應，而形成一種黃色粉末狀加成物* 及防止此加成物形成•於遇去必須將反應室壁加熱至至少 15〇υ。由於現在已可能使用TiCU 、及Η2化學替代 NHa ，於低溫下沉積氮化紋層，故不再必須移除經沉積之 加成物，或加熱反應室壁，因而大為降低CVD系統之成本 〇 根據表煽號9之沉積參數·使用具有未經加熱壁之反應 室及Η2/Ν2之氣體混合物，將氮化肽層沉積在數個熱氧化 一 4 7 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐）

A B 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 五、發明説明（45) 物基材上。於薄膜沉積後•檢査反應室，其中未發現黃色 加成物之證據。表編號9之晶片，均未使用RP NH3進行退 火。 μ於表遍之加成物試驗m T i C14(s c c b) 10 Η 2(see·) 500

Ha (see·) 500 RF電源（瓦特） 250 ϋ 450 KHz 反應室壓力（托） 1 感受器旋轉速率（rpm) 100 基材溫度（υ ) 450 沉積時間（秒） 95 感受器溫度（m 約 520 晶片坦號 秸果及其他 金數 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tin®厚 ^ 度（A) 94 132 r 127 M3 143 160 162- 162 195 204¾ 沉稹速率 (A/分瞳） 58 83 1 80 90 90 101 102 102 123 129 層堪阻率 (w Ω -公分） 2164 2218 1377 660 764 905 738 830 689 702 •S受器溫 度re) 525 523 520 520 520 523 521 520 519 523 —4 8 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 裝 訂 务 (請先閱讀背而之注意事項乔填寫本頁) 606937 A7 B7 五、發明説明（46 ) 利用匾2之構造，進行進一步沉積操作，其中電漿與反 應物氣體流動，K及反應空間44之内部沉積壓力係經調整 。例如，於圖1 0中所示之沉積操作，係使用較高流動速率 之•及增加之沉積懕力從1托至5托。再者，對一些沉 積揲作而言，係將氬氣與混合。 鼴轰丄Q之盡_數„. T i C 1 4 ( s c c m ) Hz (seem) 氛氣（s 1 > R F雷源（瓦特） 反應室壓力（托） 感受器旋轉速率（r· P m ) 沉積時間（秒） 基材溫度（它） 10 5 , 000 (晶片〗-4); 3 . 7 5 0 (晶 Η [> - 9 > ().5 (晶片 5 - 9 ) 250 Θ 450 KHz 100 300(對晶片9為600) 565 慼受器溫度（ 复Ml丄么 約 650 . 批衣 Ί of' (請先閱讀背而之注意事項4楨'?5本110 經濟部中央標準局8工消費合作杜印製 晶片编號 结果及其他 參數 1 . 2 3 4 5 6 7 8 9 ΤίΗ® 厚 度（Α) 798 1076 43.4 89.5 912.2 1082 656.5 577:1 1302 沉m速率 (A/分鐘） 159.0 215.0 9.1 17.9 182.5 216.5 Π1.3 115.4 Π0.2 阻率 U Ω-公分） 53,84 32.60 216.1 377.1 39.23 25.7 212.7 211.3 170.1 4 9 - 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4規格（210χ·：^7公i ) A7 B7 五、發明説明（47 ) 於表10中，H2之流動，對晶片卜4而言係增加至5,000 see· *而對晶片5-9而言則增加至3,750 seen。沉積壓力 係增加至5托。對晶片5-9而言，係與H2—起使用每分鐮 0.5檷準升之氬氣流動，作為稀釋劑。於表10中，晶片 1-2與5-6為矽*而晶片3-4及7-9為熱氧化物。 表11顯示使用增加H2流動及增加沉積壓力所進行之其他 操作。 臚於表煸號11之沉積參數 T i C14(s c c η) 10

Hz(seem) 3,750 親氣（s1b) 0.5 RF 電源（瓦特） 250Ι 4 50ΚΗζ 反應室壓力（托） 5 感受器旋轉速率（rpn) 100 沉稹時間（秒） 300 (晶片9-12為600秒） 基材溫度（t ) 565 感受器溫度（Ό ) 650 ---------批衣------1Γ------i (請先閱讀背面之注意Ϋ項再磧寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 一 5 0 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 五、發明説明（48 ) 晶片aa ^ 结果及其他 .1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 TiN/S® 度（A) S39.6 抑 5103 ^58.6 4662 3&5jS 347.8 m3 792-5 ^18.8 749.7 TVM 沉稹速率 (A/分逋） 177,9 - 79.9 、10U 91.7 9}2 77.1 60.6 Ω.7 79J ί>1.9 '75.0 Ί\Λ 層鼋阻率 (u S2 -公分） 54.CB 15.71 ZTU Ί7ΑΛ 31.0 mi M5.1 微1 314.1 2ua_5 於沉積壓力上從1托改變至5托*會產生一種更安定且句 稱之電漿。此外，譴著添加少量氬氣潢勖而增加之氳氣流 動，會增加電漿流動之安定性，K及電漿強度。0-10 sU之氬氣流動係為較佳的。晶片1-2為矽，而晶片3-10 為熱氧化物。晶Η與】2為硼磷-矽酸鼸玻璃，可得自薄 膜公司（Free鼸ont, California)。表10或11之晶片，均 未使用NH3電漿退火鏞進行退火。 晶片11輿12具有氧化物場（氧化矽）頂層，Μ矽接觸造 型（意即，經過該氧化物場至下曆矽曆之孔洞）。在以上 述方式處理後，於晶片編號〗1中發現邇擇性沉檷。_6顬 示在矽接臁（孔洞）底部之沉積•但在氧化物埸上無沉積 。選揮性沉積已被重複且使用經•確認之參數«立灌ί明。可 -51 - 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4说格（210X 297公趁） ^ 、1Γ0 (請先閱讀背面之-;i意亨項^JA^本頁) Μ Β7 五、發明説明（49 ) 使用一種選擇性沉積程序*替代多個處理步驟，Μ形成孔 洞。選擇性沉積可能是對矽與氧化矽之不同結晶成核時間 之結果所致•結晶成核作用係迅速在矽上發生，但僅在約 3 0秒鐘後於氧化矽上發生》雖然經應用於晶片1 1之程序* 其操作時間係比氧化矽之Ε常30秒結晶成核時間更長，但 結晶成核作用顯然不會發生在氧化矽上*可能是由於電獎 中之不安定性所致。高處理壓力對於產生選擇性效果，似 乎是很重要的。 表12顯示在450*0之感受器溫度下之其他沉積操作。

Μ於表纏112之沉植蓥JL

TiCU(scci) 5

Hz (seem) 3,750 氬氣（s 1 ) 0 . 3 RF轚源（瓦特） 250 e 450 KHz 反應室壓力（托） 5 感受器旋轉速率（γρβ) 100 沉積時間（秒） 180 基材溫度（t) 約 400Τ1 感受器溫度（I) 450 批衣 訂 (請先閱讀背面之注意事項再瑣寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 -52- 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 經濟邹中央標準局員工消費合作社印製 306937 Α7 Β7 五、發明説明（50 ) 晶片ffl铖 结桌及其.俾 參数 1 2 3 4 5 6 7 TiH® 厚 度（A) 242 \ 222 210 241 168 136^ 150 沉m速率 (A/分埴） 80.7 74.0 70.0 80.3 56.0 453 50.α 層笛阻率 (U Ω -公分） 66.0 554.0 494.0 714.0 484.0 0.1 0.1 晶片1-4為矽，晶H5為热氧化物，而晶片6與7為含有 鋁矽與銅之鋁合金。表12之操作6輿7係銳明使用本發明在 鋁上沉積含钛薄膜之可用性。表12之沉稹搡作*與表11之 搡作相較，係使用較低反應物氣«潦動，意即5 SCCB之 TiC W 。 於鋁與钛層間之良好黏著性，係藉由使鋁層之腐»性降 至最低而獲得。腐蝕作用大部份係由於鋁曆於沉稹期間暴 露至四氣化鈦（TiCl4)所釋出之籯縑子（Cl_)下所造成之 结果。鞴由降低四氯化鈦之流速.朗鋁層之腐《作用會被 降低，且黏著性會經改良。經降低之四氯化钛流動，亦會 使沉積速率降低，而允許經解鑪之钛原子增加時間，Μ放 置在下方鋁層中之安定位置上。此種增加之時間是特別必 一 5 3 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ---------^------ir------0 (請先閱讀背面之注意事項再續巧本頁) A7 B7

TiCU(scc 五、發明説明（51) 須的，此係由於在降低之處理溫度下之低熱能及降低之呔 原子熱理動所致。 表13之沉積搡作，係在進一步降低之TiCl<*流速下進行 。表13之所有晶Η均為熱氧化物。.表〗2或之晶片，均未 使用RF退火劑進行退火。

ML於表煸諕13之沉穑H 晶片 1-2， 4 see羅；3-4， 3 see·; 5-6, 2 see·;及晶片 t 7在1 scce下 Η 2 (see·) 3,750 RF電源（瓦特） 250 0 450 KHz 反應室壓力（托） 5 感受器旋轉速率（r pb ) 100 沉積時間（秒） 300 (晶片1與2僩別在180與 240 下） 基材溫度（C ) 約4 0 0 t: (請先閱讀f而之注意事項再填寫本頁) 裝- 訂 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 ®受器.梅度（V ) 450 疫 晶片«賊 结果及其他 參數 1 2 ,3 4 5 6 7 TiH« 厚 度（A) ·» + - 89 132 158 149 158 166 107 沉《速率 (A/分踱） 30 33 32 32 32' 33 21 WiC阻率 飞“ Ω-公分） 259 239 199 199 190 208 482 54 本紙張尺度適用中家網^ ( CNS ) M規格（2丨GX 297公着） 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 ----_B7____ 五 ' 發明説明（52 ) ^^籲作洁1之_封^1_ 钛薄謓已利用上述參數與装置，藉質量增加及藉波分散 14 X-射繚螢光（WDXRF)所度量，於範麵在30 A /分鐘之速 $下進行沉積。已發琨沉積速率係直接正比於沉積溫度及 TiCU分臛。當沉積溫度從550 1D降至4501時，薄膜電 @率係從120增加至150 w Ω -公分》於55〇υ下烴沉積 在热成長氣化物上之肽薄_，係藉Rutherford反向散射光 _ (RBS)分析•纆發規係為元素呔。可藕RBS澜得之唯一 _霣為氧。進行Auger電子光譜學（AES)深度剖面，Μ確 認低程度污染。AES剖面顯示整體氣化物含量為0.IX。氣 化物亦賴VDXRP度量，其顯示整麵濃度為0. 45Χ 。 薄膜亦在550Τ：下沉積於未去釉之矽基材上。薄RBS分 桁此等薄_，發現其在沉稹程序期間已形成一種矽化物。 未進行後沉積退火。經原位矽化之钛·其化學計最為 Τ ί S i 2 ，但測得〇 . 5Χ氱化物。AES深度剖面確認此原位矽 化物之化學計量，以及整體氛含量為0 · 5¾。AES剖面顯示 低程度氧在矽化物中|怛在矽/TiSU界面上無氧吸收峰 之證據。逋表示原姶氧化物巳被CVD-Ti程序移除。 將呔薄_於5501C下沉積於經造型之碥磷-矽酸Μ玻璃 (BPSG)上· Μ観察薄_ 一致性。所有接觸黏均為1微米 至0.35微米（方向比從〗.0改變至2.9 )。發現此等钛潯 膜對所有方向比均為一致的。沉稹至高1 500 Α之薄鎮厚度 •並薄掃描式電子顯微鏞（SEH)觀察横截面。於接觸黏開 孔處，無懸垂物形成之證據。懸垂物形成為例如濺射之沉 -55- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X 297公釐} 裝------訂------線 (請先閲讀背而之注意事項再填巧本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 3u6i)37 at B7 五、發明説明（53 ) 稹程序可見及之一項基本問鼴。此項問®巳針對傅統及準 直濺射經«良好考證*且此CVD-Ti程序之一致本性表示一 項優於濺射技術之簠大優點。 使用CVD-Ti與濺射-Ti所獲得霉性質之比較，係使用上 述霉試驗結構進行。接觸罨阻度量，係使用具有接觸尺寸 從0.35微米改變至0.60微米之Kelvin結構進行。為在 0.35微米接觸黏之底部沉積100A呔》必須沉稹900 A經 濺射-Ti ，與其作比較* CVD-Ti為200 A。此CVD-Ti輿烴 濺射-Ti薄膜，對所有接觸尺寸均提供相同接觸電阻。但 是，闞於CVD-Ti接觸曆，較小接觸黏具有較高探測產率。 對0.3 5微米接觸而言*對於CVD-Ti接觸層之產率為經濺射 -Τί暦之兩倍。於產率上之改良•表示CVD-Ti程序於晶片 表面上提供更均勻且可再現之结果•並指出此程序可克腺 因接觸蝕刻與接觸淸理程序所產生之微小接觸對接觸變興 。此項麵言係由t文所報告之AES结果所支持，其顬示在 CVD-Τί與原位矽化後，在矽/ TiSi2界面處*未澜得殘留 之原始氧化物。 使用10,000偁接觸黏之回路，進行兩髑接觴層之一項更 嚴格比較。又一次，此结果係類似較大接觸點。但在 0.35微米下，CVD接觸曆會產生優越结果。CVD-Ti接觸曆 提供之接觸回路鼋阻值 > 偽低於使用經_射-T丨暦所獲得 者兩僩級次量。再者，鼷於CVD-Ti暦之探测產率係為經濺 射曆之五倍高。 對於CVD-Ti與經濺射- Τί之滲漏電流度量，係為類似的 —56 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ---------批衣------，訂------0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 A7 B7 — ..---- …… 五、發明説明（54) 。這表示賴由CVD-Ti程序所提供之原位矽化，不會造成連 接傷害。此係藉SEM横截面確認，其係在完成電度董後* 於試樣上進行。其横截面確認於CVD-Ti程序期間所形成之 矽化物•在接觸點之底部處係為均勻的。 總而言之，呔薄膜已在450t：至550 t：之溫度下，格化 學蒸氣沉稹進行沉積。於此沉積程序期間，對於在矽表面 上之沉積而言，呔係完全轉化成TiSU 。沉積為一致的， 且在接觸開孔處，無呔懸垂物之證據。接觸電阻與連接壤 漏度嫌顬示*對於低方向比特微而言，CVD-Ti程序提供與 經濺射-Τί相同之轚性掂。對於較高方向比特徽而言，此 CVD-Ti程序提供優越接觸電阻與產率。於電性能上之改良 •係由於CVD-Ti之一致本性.自接觸底部移除殘留之原始 氧化物，及均匀TiSU層在接觸底部處形成。 3顯示沉稹室之另一項具體實施例，其具有一個上游 漿來源•其可用K產生必須之基團，以供上游轚漿低 溫PECVD程序使用，其係利用一種如上文所討論及所掲示 Μ於_由鬮1構造所使用之上游爾漿產生之旋轉式感受器 。詳言之，一個沉横室280係連接至RF1®漿來源282 。一 種達當來源為市購可得之RF來源，可得自Pr〇t〇tech研究 公司（Te«Pe, Ar izona) 。〇'霉漿來源282係包括一飼罩 框284 ，於其中形成·個電漿產生匾域，，欲被激發之電漿 氣體’例如H2、|<2及/或NH3 ，係個別經遘氣體鑰入管線 287 、288及氣體環289 、290引進。於匾域286中，電 獎氣Μ係藉由RF線圈292所產生之RF場所激發，該嫌圈係 -57- 本紙張尺度關中DU家縣（CNS ) Α4規格（21()χ 297公楚）. ---------f------IT------線 (請先閱讀背面之注意事項再磧-(*:?本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 -_ _ 五、發明説明（55 ) 連接至一個RF來源294 。將具有例如約1 3 . 56 MHz之RF能 最，轤送至區域286内之氣體，Μ產生含有自由電子、霉 漿氣體之_子與基之氣體電漿。當經激發之氣讎被沿著 電漿產生區域286之長度方向而向下抽取時，氣體粒子會 合併，直到較佳地留下許多基團為止。將此等基團烴遇沉 憒區域296向下抽取。將反應物氣體，例如TiCU · II — 個垂直可調整之氣髑簇射頭298 ，引進沉稱匾域2 96中’ 並將反應物氣體與活化基團，《旋轉式感受器302 *向下 抽取至基材300 ，且合併而在基材300上形成薄層。基材 3 00係按上文所討論者進行加熱，且關於上文所討論實例 之類似壓力、感受器旋轉速率及氣體潦動速率，均可與fl 3之RF電漿來源配合使用。因此，可在實質上低於使用傳 铳熱CVD程序所達成之溫度下，沉稹薄_，例如含鈦薄膜 雖然本發明已藉由其具體實施例之描述而加以說明，且 雖然此等具體實施例已Μ相當詳细之方式進行描述，但本 案申講人並非欲予限制或Κ任何方式將嫌文所附之申請專 利範_限制於此種细節上。其他優黏及修改，對於熟諸此 餐者而言係顯而易見。例如，除了在本文廣泛詳细討論之 含钛薄膜之外，本發明之低溫CVD技術，可用Μ沉積其他 薄膜。再者，Η2、1<2及/或ΝΗ3以外之氣體之活化基團， 亦可用以降低其沉積溫度。因此，本發明在其較廣義方面 而言，並未受限於所示及所描述之特殊細節、代表性装置 與方法、及說明例。因此，在未僱離本案申請人之一般發 明槪念之精神或範園下，可從此等妞節進行變更。 -58- 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ---------^------訂 (請先閱讀背面之注意事項再填-SKT本页)

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Su6937 r8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種在基材之外露鋁層上化學蒸氣沉積反應中沉積鈦薄 _之方法•其包括： 將該基材與該外露鋁層，放置在一個化學蒸氣沉積反 應室之内部，此反應室包含RF能量來源及形成RF場之RF I 電極；\ 供Θ —種氣體•進入該反應室中； 導引該第-種氣體經遇該RF場，以激發該第一種氣體 而形成第一棰氣體之經活化基團與離子·鄰近該基材之 外露鋁層； 供應第二種氣體，進入該反應室中，而與第一棰氣體 基團與離子混合； 該第一棰及/或第二種氣體包含鈦原子； 來自該第一種氣體之經活化基團與離子，會在表面反 應中與第二種氣體反應· Μ造成鈦沉横在該基材之外露 鋁層h。 2 . 根據申請專利範圍第]項之方法，其中 該第一種氣體係被導引經過一種具有多個開孔之氣體 分散蔟射頭·而進人該室中| 該簇射頭係使用RF能量來源造成僑壓，Μ使得該簇射 頭成為一個具有、關聯R F場之R F電極， 經偏壓之簇射頭係配置於靠近該反應室内部之基材。 3 . 根據申請專利範圍第2項之方法，其進一步包括將該簇 射頭放置在距饑基材約〗英吋或低於〗英时處。 4 . 根據申請專利範圍第2項之方法，其進一步包括： -59- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------^------、1τ------i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 使該第一種氣體通過一個圓柱體，此圓柱體係聯接至 該基材t方之簇射頭* Μ在第一種氣體通過簇射頭之前 ，建立一個湏定之第一棰氣體流動•於是對該基材產生 基團與離子之均勺流動。 5. 根據申請專利範圍第2項之方法·其進一步包括使用該 蔟射頭與RF場，激發該第二種氣體，Μ致使氣體混合物 含有第一種氣體基團及第二種氣體之經激發氣體粒子。 6. 根搛申請專利範圍第2項之方法，其中第一棰氣體係選 自包括氫、氮、氨及其混合物。 7 . 根據申請專利範圍第2項之方法*其中係將一種稀釋劑 氣體與該第一棰氣體混合。 8. 根據申講專利範園第7項之方法，其中該稀釋劑氣體係 包括氬氣。 9 . 根據申請專利範園第1項之方法，其進一步包括： 旋轉該基材，以抽取第一種氣體基團與離子及第二種 氣體之混合物至基材表面上，以促進薄膜之均勻沉積在 該基材表面匕。 1 0 .根據申請專利範園第9項之方法，其進一步包括旋轉該 基材，其速率係足Μ在該基材上方產生第一種與第二種 氣體混合物之層狀流動| Μ降低氣體回流及經活化基團 與離子之重姐。 U.根據申請專利範圍第9項之方法•其進一步包括在0與 5 0 , 0 0 0 r· p m間之速率下，旋轉該基材 1 2 .根據申請專利範圍第〗項之方法，其進一步包括在薄膜 -60- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） ---------^------,玎------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 306S37 μ8 C8 D8 六、申請專利範圍 沉積期間，於200 T與800 T1間加熱該基材。 1 3 .根據申謫專利範圍第1項之方法*其進一步包括使反懕 室内之壓力保持在0 . 5輿]5托之間。 1 4 .根據申請專利範圃第]項之方法，其進一步包括在5 0與 5 0，0 0 0 s c c m間之速率下 > 供懕第一種氣體。 1 5 .根據申請專利範阐第1項之方法 > 其進一步包括在1與 2 0 s c c m間之速率下.供應第二種氣體 裝 . 味 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印袋 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ297公釐）