TW380286B

TW380286B - Process for depositing high deposition rate halogen-doped silicon oxide layer

Info

Publication number: TW380286B
Application number: TW087102302A
Authority: TW
Inventors: Dian Sugiarto; Judy H Huang; David Cheung
Original assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1997-04-21
Filing date: 1998-02-18
Publication date: 2000-01-21
Also published as: EP0874391A3; DE69837124T2; US6395092B1; JPH118235A; KR100550419B1; DE69837124D1; EP0874391B1; US6077764A; JP4323583B2; EP0874391A2; KR19980081561A

Description

B7 五、發明説明（）

Law”）在進展，這表示可放在一晶片上之裝置的數目每兩年即增加一倍。現今的晶圓製造廠通常都是製造具有〇·5 微米及甚至0.35微米特徵的積體電路，且未來的晶圓廠很快地將會製造更小尺寸的裝置。當裝置變得更小且集積的密度提高時，之前業界認為不重要的問題都變成需要加以考慮了。隨著多層金屬層，即有三，四或更多層的金屬被形成在半導體上技術的來臨，半導體製造者的一個目標是要降低位在金屬層之間之絕緣層的介電常數。該等絕緣層通成被稱為内介電（IMD) 層。低介電常數膜對於IMD層而言是特別有利的，用以降低互連（interconnect)金屬之rc時延，用以不同金屬層間的串擾，及用以降低該裝置的耗電量。已有許多獲得低介電常數的方法被提出。許多有希望的方法中的一個是將氟或其它_素，如氯或溴，加入到— 氧化矽層中。對於氧化矽層而言是最佳的_素摻質之氟被涊為疋其降低了該氧化矽膜的介電常數，因為氟是一負電荷原子其會降低整個Si0F的極性。氟摻雜的氧化矽膜亦被稱為氟矽玻璃（FS g)膜。經濟部中央標準局員工消费合作社印製 FSG膜可藉由使用氟來源如eh ’ ，及來坑積。沉積一 FSG膜之一特定的方法從一處理氣體形成一電漿，該處理氣體包含四氟化矽（siF4)作為氟的來源，氟曱燒及Or Sih咸認對於FSG膜而言是特別有效的氟來源，因為以一氣體分子的形式鍵結於一矽原予上之四個氟原子在—固定的流率下與其它的氟來源比較起來，其提 Μ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉Α4規格（210X 297公釐）經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（） tig領域：本發明係關於鹵素摻雜介電層於晶圓處理期間的沉積，及更特定地，係關於一種形成一具有低介電常數及高的薄膜穩定性之高沉積率齒素摻雜氧化層之沉積方法及設備。 I明背景：在現代半導體裝置製造之主要步驟中的一個步驟是藉由氣體的化學反應在一半導體基材上形成一薄膜。此一沉積處理被稱為化學氣相沉積或”CVD”。傳統的熱CVD 處理將反應氣體供應至該基材表面，在該處由熱所誘發之化學反應會產生一所需要的薄膜。某些熱CVD處理所操作之高溫會損及具有金屬層之裝置的結構。另一種在相對低溫下將層沉積於金屬層上之CVD方法包括了電漿強化的CVD(PECVD)技術。電漿CVD技術藉由將射頻（RF)能量施加於靠近該基材表面之一反應區以增進該反應氣體的激勵及/或分離，藉以產生電漿。在該電漿中之種類（species)的高活動性降低了一化學反應發生所需的能量’且因而降低此CVD處理所需之溫度。一相對低之PECVD處理溫度使得該處理對於沉積於金屬層上之絕緣層的形成及對於其它絕緣層的形成是理想的。半導體裝置的外形在尺寸上已被顯著地縮小，因為此爭裝置疋在數個世紀纟lj已面市。從那時起，積體電路大致上是順著兩年尺寸小一半的原則（.通常被稱為”M〇〇re，s __ 第4頁本纸浪尺度適用中國國各標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） - j * (請先閲讀t!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 ' ___ B7五、發明説明（）較高百分比的氟至該處理室中。於FSG膜中使用SiF4作為氟的來源在1995年十月2曰申請，名稱為，，USE OF S1F4TO DEPOSIT F-DOPED FILMS OF GREATER STABILITY”之美國專利申請案第〇8/538,696號中；及在 1996 年三月 15 日申請，名稱為” METHOD AND APPARATUS FOR IMPROVING FILM STABILITY OF HALOGEN-DOPED SILICON OXIDE FILMS”之美國專利申請案第08/616,707號中有詳細的說明。該08/538,696號及 08/616,707號申請案被讓予本案的受讓人 Applied Materials 公司。因此，製造者想要將氟包含於許多的介電層中特別是在互連的介電層中。在F S G層的沉積中所遇到的一個問題是膜的穩定性。在某些FSG膜之格子結構中之鬆鍵結的氟原子導致該膜具有吸收水氣的傾向。該被吸收的水氣提高了該膜的介電常數且在該膜曝露於一熱處理中，如一退火處理，會造成更多的問.題。該熱處理的高溫會將所吸收的水分子及鬆鍵結的氟原子移出該氧化層穿過該金屬層或後續所沉積的層。水分子及氟原子的此一方式的移動被稱為去氣（out gas sing)。此去氣可藉由在該膜被加熱至一特定的溫度時偵測離開該膜之氟’氫氟酸（HF)或H2O來加以決定。在溫度達到至少是在基材處理期間於該FSG膜已被沉積之後之最高溫度時（如，在某些情形中為高達4501 )，有很少或没有去氣發生是所想要的。 _ 第δ頁本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐〉 (請先閲讀务面之注意事項再填寫本頁) 訂 d 經濟部中央橾隼局員工消費合作社印製 A7 1 1 —---^_ B7 ___ 五、發明説明（）通常，一 FSG膜的介電常數是與该膜中之氟的含量有關°該膜中之氟含量的增加通常會降低該膜的介電常數。然而’具有高氟含量之FSG膜（如，高於7或8原子百分比的氟）其水氣吸收的問題遠比—低氟含量之FSG膜（高於 7或8原予百分比的氟）之去氣問題還來的嚴重。因此，具有低介電常數之氧化膜的發展必需跟得上某些發展中的技術。此外，提高該南素掺雜的氧化膜，特別是高氟含量的 FSG膜的穩定性藉以減少水氣吸收及膜的去氣之方法亦是所想要的。製造上的其它考量為該程序的產出（thr〇ughput^為要有較兩的產出，該程序的沉積率必需很高。因此，除了要穩定疋外，孩膜應具有一高的沉積率以提高沉積的效率。本發明提供一種具有低介電常數及即使在高水準的齒素摻雜下亦有改善的穩定性之_素摻雜層。本發明亦提供種在一咼沉積率下形成此一層的方法及設備。膜的穩疋f生疋藉由將一氮來源氣體及一氬來源氣體與矽及氧氣來源一起導入一處理室。然後，—電漿從該等氣體被形成用以在一置於該處理室中之基材上沉積一^素摻雜層。咸認導入氮氣來源可降低在該層中游離或鬆鍵結的氟，藉此加強該層的穩定性， ____ 第7頁本紙張尺度適用一中國國家)票準（CNS ) A<4規格（21〇χ297公着) ----— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) S- 訂 .線ο. A 7 - , ----- - _B7 _ 五、發明説明（）一 F S G膜依據本發明的一較佳實施例方法被沉積。在此實施例中，該氮氣來源氣體為N2，及該_素來源氣體為 SiF*。氧氣的來源可以是N2〇及該矽的來源是SiH4。％對SiF4的比例是介於3至20之間，及N2對SiH4的比例是介於3至10之間。此外，n2對N20的比例是介於0.5 到4之間。依據此實施例沉積之一 SFG膜可結合高達丄6 原予百分比的氟，其是使用次級質量離子光譜學（SIMS)來測量。此外，該膜表現出當其被分別加熱至45(rc及5〇〇 °(：時’不會有來自於該層之去氣的氟或HF。在本發明之方法之一更佳的實施例中，在接近沉積步驟完成的時候， SiF4在其它的處理氣體被停止之前，被停止數秒鐘。使用此一操作順序有助於更進一步降低在該膜中之鬆的鍵結的氟並允許一具有高達16原子百分比的氟之FSG膜的沉積並在被加熱至一高達70(TC的溫度時表現出沒有來自於該層之氟，HF，H20的去氣。本發明之這些及其它的實施例，以及許多的優點及特徵係更詳細地說明於下面的說明及附圖中。經濟部中央標準局貝工消费合作社印製圖式簡軍銳明：第1A及1B圖為依據本發明之一化學氣相沉積設備的一-實施例的垂直剖面圖； < 第1C及1D圖為第1A圖中之該CVD室中的一部分的分解立體圖；第1 E圖為在一多室系統中之系統監視與CVD系統的第8頁本紙張·尺度適用中國囤家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公瘦） A7 -------___ B7 - —_五、發明説明（）經濟部中央標隼局員工消費合作社印製簡圖，其可包含—或多個反應室；第1 F圖為依據一特定的實施例之系統控制軟體，電腦軟體70，的控制架構方塊圖；第2A 2B圖為流程圖’其顯示依據本發明之方法之較佳實施例的一絕緣層的形成的處埋步驟；第2C圖為—圖表，其顯示該程序在沉積效率，沈積率，及膜的品質上之不同參數的效果；第3A_3B圖為依據本發明被丨冗積作為—蓋層之緣膜的簡化剖面圖； ‘ 第3C-3〇圖為在一鑲嵌金屬處理中一依據本發明沉積之絕緣膜的簡化剖面圖；及第4A-4L圖為不同的測試結果，其顯示增加氟濃度於本發明之絕源膜的穩定性的影響。 & ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁}

圖號對照說明： 7 氣體來源 8 氣體供應管 9 混合系統 10 CVD系統 11 氣體分佈歧管 12 托架 13a 分配面板 13b 穿孔 1.4 上處理部 15 真空或處ί 15a 室壁 15b 室蓋 16 槽缝狀的孔口 17 < 充填室 19 上介電内襯 20 圓形室蓋 21 橫向延伸部 23 排氣通道第9頁本紙浪尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X 297公釐）五、發明説明（）經濟部中央標準局員工消費合作社印製 24 截斷閥 25 排放出口 26 開口 32 馬達 34 控制器 36 控制線路 37 處理器 38 記憶體 42 穿孔隔板 44 RF能量供應 50a CRT監視器 50b 光筆 70 電腦程式 73 處理選擇器次程式 75 處理程序次程式 77,77a 處理室管理次程式 80 基材定位次程式 83 處理氣體控制次程式 85 壓力控制次程式 87 加熱器控制次程式 90 電漿控制次程式 300 絕緣層 320 高密度電漿層 340 金屬層發明詳細說明： I.導論本發明提供了一種具有低介電常數及提升的膜穩定性之高沉積率絕緣層。本發明亦提供一種形成此一絕緣層的方法及設備。該經改善的穩定性及低介電常數特性是藉由一氮氣源，如N2，的導入於處理氣體中而被獲得的。如先前所討論的》一具有較i 高的氟含量之FSG膜在與具有較低的氟含量的膜相比時，其具有較低的介電常數。 SiF4 為一特別有效的氟來源，因為其具有四個氟原子鍵結一個矽原子，所以在與其它的氟來源比較起來其可在_固定的流率下其可提供4 改高百分比的氟至該處理室中。這是第10頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明（因為過多的游離氟典型地會起反應在該膜中形成siF2，此 SiFa键結有吸水的傾向並形成hf及si0H ^這是可瞭解的，因為HF會從該膜去氣出來，因此造成該膜後續的剝落《此外’保持於該膜中之Si〇H在該膜曝露於濕氣及溫度應力下時其在一段時間之後會使得該膜的介電常數退化° 因此’一種去除來自於該電漿之游離氟以防止SiF2 在該膜中形成的方法對於確保膜的穩定性而言是很重要的。咸認氮氣於沉積期間會與游離氟原子或鬆键結的氟原手反應以形成NF2或NF3，其為揮發性氣體且可輕易地於沉積期間及之後被移除。因此，此等游離氟原子或鬆鍵結的氟原子即不會是形成該生長膜的許多反應的一部分。這樣的結果即是有較少的鬆鍵結的氟原子結合於該j: S G層之中。因為只有較少的鬆鍵結的氟原子結合於該F s G層之中’所以在後續的處理階段中去氣亦會降低，因而確保了膜的穩定性。此外’ SiF4對於高沉積率處理而言亦是一特別適合的氟來源。通常，CF4，C：jF6及NF3的FSG膜中氟含量的增加與該膜之更多的蝕刻相關連。相反的，當一 SiF4的FSG 膜中的氟含量增加時其改善了該膜的介電常數，該膜之最小量的額外蝕刻是由該增加的氟含量來實施的。因此，以 SiF4來作為該氟來源進一步提升該沉積效率。在一較佳的實施例中，該處理氣體包括由SiF4所提供的氟’由SiH4所提供的矽，由Νβ所提供的氧及由所本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請-先閲讀r面之Vi意事項再填寫本頁)\ 訂 4J: 五、發明説明（ A7 提供的氮。該膜是在1,5-1.8# m/分鐘的速率下被沉積的。該膜的介電常數約為3.3-3.5 ’其是金屬絕緣半導體（MIS) 結構中1 MHz下以C-V圖測量所得。該膜包含約百分之7 的SiF(是以SiF鍵結對siF + SIO鍵結之峰值最高比例的富利葉轉換紅外線（FTIR)光譜測量所得），且可結合高達6 原子百分比的氟，其是使用SIMS測量的。最後，當依據本發明的方法的一較佳實施例來沉積時，該膜表現出當被加熱至高達700°C的溫度時沒有來自於該膜之氟，hf，H20 去氣。 (請先閲#背®-之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局員工消费合作社印製 II·一說明性的CVD系Μ 在本發明之方法中一適當的CVD設備可被實施，顯示於第1 A及1B圖中，其為一 CVD系統1 0的垂直剖面圖，具有一真空室或處理室15,其包括一室壁15a及室蓋總成 15b。室壁15a及室蓋總成15b以分解立體圖顯示於第ic 及1D圖中。 C V D系統1_ 〇包含一氣體分配岐管1 1用來將處理氣體散体於一基材（未示出）上，該基材是在位於該處理室的中心之一經加熱的托架1 2上。在處理期間，該基材（如—半導體晶圓）被置於該托架12的一平的（或稍微凸出）的表面 1 2 a上。該托架可被控制地移動於一較低的裝載/卸載位置 (示於第1A圖中）與一緊鄰該歧管Π之較高的處理位置之間。一中心板（未示出）包括用來提供晶圓的位置之感應器。第12頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） tr 五、發明説明（ A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製儿積氣目a及載負氣體是經由一傳統的平、圓氣體分配面板13a上的穿孔i3b(第1D圖）被導入該處理室Μ中。更特疋地，'儿積處理氣體是經由入口歧管U(在第1B圖中以箭頭40標示），經由一傳統的穿孔隔板42，然後再經由氣體分配面板13a上的孔13b流入到該處理室中。在到達該歧管之前，沉積氣體及載負&體從氣體來源 7經由氣體供應管8(第1 B圖）被輸入到一混合系統9中，在該處它們被混合並被送至歧管u。通常，每一種處理體的供應管包括⑴數個安全截流閥（未示出）其可被用來動地或手動地截斷處理氣體流入該處理室中，及質流控制器（亦未示出）其測量流經該供應管的氣體流。當毒的氣體在該處理中被使用時，該等安全截流閥是以傳的方式被置於每一氣體供應管上。在該CVD系統1 〇中實施的沉積處理可以是一熱處或一電漿強化處理。在一電漿強化處理中，一 RF電源應44將也量供應於該氣體分配面板Ua與該把架之間以激勵該處理氣體混合物以在該介於面板13&與該托架的圓筒形區域中形成—電漿。（在本文中此區域將被稱反應區”）。該電漿的構成物起反應用以將一所需要的膜積於支撐於該托架12上之該晶圓的表面上。rf電源供器44可以是一混合頻率的電源供應其典型地在 13.5 6MHz的高RF頻率（RF1)及在一 360KHz的低RF頻 (RF2)下供應能量。或者，該電源供應可只在13.56MHz 高RF頻率下供應能量或是只在360KHz的低RF頻率請先— 閲讀背' 之注_ 意事項再氣白量有統理為應率下供貪第13頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 1 , B7 ~~' ' 丨 _.一 . 丨_ 丨，_ " 五、發明説明（）應能量。該RF電源供應44是被用來加強被導入到該真空室15中之反應物的分解。在一熱處理中，並沒有使用讀 RF電源供應44，且該處理氣體混合物熱學地反應用以將一所需要的膜沉積於支撐於該托架12上之該晶圓的表面上’該托架被電阻性地加熱以提供反應所需的熱能。在電漿強化處理期間，該電漿將包括該室體15a的周壁在内之整個處理室10加熱，該室體的周壁將排氣通遒 23及該截流閥24包圍起來。當該電漿沒有被啟動或是在 ,:U, —熱處理期間時’一熱的液體被循環經過該處理室的周壁 15a用以將該處理室維持在一高溫的狀態。用來加熱該室壁的液體包括典型的液態形式，即，水基的乙二醇或油基的熱傳液體。此加熱有利地降低或消除了所不想要的反應產物的凝結並改善處理氣體之揮發產物及其它會污染該處理之污染物的去除，如果它們會在沒有氣體流動期間在冷的真空通道壁上凝結並往回遷移到處理室中的話。經濟部中央標準局員工消費合作社印製包括反應產物在内之沒有被沉積於一層中之所剩下的該氣體混合物被一真空泵（未示出）從該處理室中被抽出。特別是，該等氣體是經由一環繞在該反應區周園之環形’槽縫狀的孔口 1 6被排出並進入一環形排出物充填室 17。該環形槽孔16及充填室17是由介於該處理室圓柱形倒壁15a(包括在該壁上之上介電内襯19在内）之頂部與該圓形室蓋20的底邵之間的間隙所構成的。該36〇。圓形對稱及均勻的槽孔16及該填充室17對於在該晶圓上達成一均勻的處理氣體流以在該晶圓上沉積—均勻的膜是很重第Η頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS 規格（210Χ；297公楚)_ 經濟部中央標隼局員工消费合作杜印製 A7 > 1 〜_____B7 五、發明説明（）要的。來自於該排出物填充室17且在該排出物填充室17的匕下波動之該等氣體施過一觀察孔（未示出），流過一向下延伸之排氣通道23 ’流過一真空截斷閥24(其本體與下處理室壁15a整合為一體）’並進入該排放出口 25其經由— 管線（未示出）連接至·-外真空泵（未示出）。該托架12之晶圓支撐板（其最好是鋁質，陶磁，或它們的結合體）被一單圈埋入式加熱器元件所電阻式地加熱’其中該加熱器的兩個轉擎為相互平行的同心圓。該加熱器的外部與該支撐板的周邊相鄰，而其内部則是在一具有較小的半徑之同心圓的路徑上。該加熱器元件的線路是經過該托架1 2的軸桿。典型地’所有的處理室内襯，氣體歧面板，及許多其它的反應器硬體都是由鋁’陽極化的鋁，或陶磁之材料所製成的。此種CVD設備的一個例子為描述於Zhao等人之名稱為 ”CVD Processing Chamber”的美國專利第 5,558,717 號專利中者。該5,558,71 7號專利係讓予給Applied Material公司，該受讓人為本案之申請人，且該文藉由參照而被併於本文中》一舉升機構及馬達32(第1Α圖）在該晶圓被一機械板 (未示出）經由在該處理室10側邊上之一送入/取出開口 26 . <- 送入及送出該處理室本體時，將該加熱器拖架總成12及其晶圓升起銷12Β升起及降下。該馬達32將該托架12升降於一處理位置及一較下面的晶圓裝載位置之間。該馬 __________^151·_ ___ >紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） " " ' (锖_先聞讀#-面之注意事項存填寫本頁)

i Π.—詈gf.T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 , ‘ —___ B7 —____ 五、發明説明（）達，與該供應線路8相連接之閥或流量控制器，氣體輸送系統，節流閥，RF電源供應器.44，及處理室與基材加熱系統都是由一系統控制器3 4 (第1B圖）透過控制線路3 6來加以控制，只有其中的一些被示出。控制器3 4依賴來自於光學感應器的回饋以決定可活動的機構總成的位置，如在該控制器3 4的控制下被適當的馬達所移動之節流閥及 ...托架。在一較佳的實施例中，該系統控制器包括一硬碟機 (記憶體38)，一軟碟機及一處理器37。該處理器包含—單 X板電腦（SBC)，類比及數位輸入/輸出板，介面板及步進馬達控制板。該CVD系統10的不同部分符合Versa Modular European(VME)標準其界定板，卡檻，及連接器的尺寸及種類。該VME標準亦計定匯流排結構為具有一 16位元資料匯流排及一 24位元位址匯流排》系統控制器3 4控制該C V D機器的所有活動。該系統控制器執行系統控制軟體其為一存在一電腦可讀取媒體如一記憶體3 8中之電腦程式。較佳地，記憶體3 8為一硬碟機’但記憶體3 8亦可以是其它種類的記憶體。該電腦程式包括指令集，其主導時機，氣體的混合，處理室壓力，處理室溫度’ RF能量水準，托架位置，及一特定.處理之其它參數。儲存在包括，例如，一軟碟機或其它適當的裝置在内，之其它記憶體中之其它電腦程式亦可被用來操作該控制器3 4。介於一使用者與該控制器34之間的界面是透過顯示於第1 E圖’該圖為在一基材處理系統中之系統監視系統 _________ _____ 第 16 頁本紙張尺度適用中國^^牟（〇奶）以規格（210/297公楚） — ~~〜 (請，先閱讀货面之总意事項再填寫本頁) 線、 1 五、發明説明（）與CVD系統1〇的一簡圖，中之一 CRT監視器5〇a及光筆 5 0a來達成，該基材處理系統可包含—或多個處理室。在一較佳實施例中，有兩個監視器50a被使用，一個被安裝在清潔室的壁上供操作員使用，另一個則安裝在該壁背面供維修技術人員使用》監視器50a同時顯示相同的資訊’ 但卻只有一支光筆50b是有作用。在該光筆5〇b尖端上的 —光感應器偵測來自於該CRT顯示器的光線。為了要選擇一特定的螢幕或功能，該操作員觸碰該顯示器螢幕的一指定區域並壓下在該光筆50b上的按鈕。該被碰觸的區域會改變該其顏色，或一新的選單或螢暮會被顯示以確認該光筆與該顯示螢幕間的溝通。其它的裝置，如鍵盤，滑鼠，或其它點選或溝通裝置’亦可被使用以取代該光筆5〇b或除了光筆50b之外另加上去，用以讓該使用者與該控制器 34溝通。經濟部中央標準局員工消費合作社印製沉積該膜之處理可使用一由控制器3 4來執行之電腦程式產品來實施。該電腦程式碼可用任何傳統電腦可讀的程式語1：來撰窝’如6800組合語言，c，C + +，Pascal， Fortran或其它語言。適當的程式碼使用傳統的編輯器將其窝入一單一的檔案中並儲存在一電腦可用的媒體中，如該電腦的記憶體系統中。如果該被窝入的程式碼是一高階語 T的話，則其必需被編譯（compiled)且所得之編譯碼接著與預編譯之Windows™程式庫的一目標碼相鏈結。為了要執行該經鏈結及經編譯的目標碼，該系統使巧者招唤該目 .標碼’造成該電腦系統將該目標碼載入記憶體中。然後， _________第 17 頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 1 丨 '------- Β7_ . 五、發明説明（）孩CPU讀取亚執行該碼以實施定義於該程式中之工作。第1F圖為依據一特定的實施例之系統控制軟體，電腦私式7 0 ’的控制結構的方塊圖。一使用者藉由使用—光筆界面將一處理組集的號碼及處理室號碼輸入該處理選擇器次程式73中以作為顯示於該crt監視器上之選單或榮幕的回應。该處理組集對於實施特定的處理而言是所必琴預定之處理參數集，且是由預定的組集號碼來標示。該處理選擇器次程式73界定⑴所需要的處理室及（ii)對於操作:該處理使以實施該所需要的處理而言為必需之所需要的處理參數組集。供實施—特定的處理用之處理參數係與處理條件，如處理氣體的組成及流率，溫度，壓力，電漿條件如RF能量水準及低頻RF頻率，冷卻氣體壓力，及室壁溫度等，相關連。這些參數是以一食譜的形式提供給使用者，且利用該光筆/CRT監視器界面來輸入。監視m處理之訊號是由該控制器的類比及數位輸入板來提供的，且用來控制該處理之訊號是從該CVD系統 10之類比與數位輸出板輸出的。經濟部中央標準局員工消費合作社印製 1.·I I I -- I -! — (讀先聞讀背面之'注意寧i存填寫本育) 一處理序列器次程式75包括用來接受來自於該處理選擇器次程式73之該經指定的處理室及處理參數组集，及供不同處理室之控制之用的程式碼。多個使用者可輸入處理组集號碼及處理室號碼，或一使用者可輸入多個處理組集號碼及處理室號碼’而該序列器次程式75可將所選擇的處理以所需要的順序加以安排。較佳地’該序列器次程式75包括一程式碼以實施⑴ 第18頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格i 210X297公------- 五、發明説明（經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 B7 監視該等處理室之操作以決定處理室是否被使用，（ii)決定在被使用的處理室中是那種處理被實施，（ni)根據一處理室有空及將被實施之處理種類來執行一所需要的處理等步驟。監視處理室的傳統方法，如查詢（polling)，亦可被使用。當在安排那一個處理將被執行時，序列器次程式 75會將孩將被使用之處理室目前的情況與一被選擇的處理所需要的處理條件，或每一特定的使用者所輸入之要求的”時間長短（age)，，，或一系統程式員所想要加入對於決定排序優先權之所有相關的因子加以比較。一但該序列器次程式7 5決定那一個處理室及處理組集的組合將接下來被執行時，該序列器次程式75藉由將該特定的處理組集參數送至一處理室管理次程式77a_c來啟動該處理組集的執行，該管理次程式根據由該序列器次紅式75所決定之處理組集來控制在一處理室丨5中之多個處理工作。例如，該處理室管理次程式77a包括用來控制在該處理室15中之濺射及CVD處理操作的程式。該處理室次程式77亦控制不同的處理室組件次程式的執行，該等次程式控制對於實施該被選取的處理組集而言為必需之處理室组件的控制操作。處理室組件次程式的例子有基材定位次程式8〇，處理氣體控制次程式83 ’壓力控制次程式85，加熱器控制次程式87，及電漿控制次程式90。熟悉此技藝者將很容易的瞭解到’其它的處理室控制次程式可根據那種處理Z於該處理室15中被實施而被加入。在操作時’，該處理室管第19頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X 297公釐） (请先閱讀r面之注意事項再填寫本頁)

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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ^次程式77a根據該將被執行之特定處理組集來選擇性地文排或召唤處理室组件次程式。該處理室管理次程式、與該序列器次程式7 5安排一處理室丨5及處理組集將加下來被執行相同的方式來安排處理室组件次程式。典型地菽處理罝管理次程式77a包括了監視不同的處理室組牛根據該將被執行之處理組集之處理參數決定那—個組件將被操作，及促使_處理室組件次程式的執行以作為該監视及決定步驟之回應等步驟。特疋處理室組件次程式的執行現將參照第1F圖來加以詳細說明。該基材定位次程.式8〇包含用來控制將該基材袈載於該托架12上及將該基材升高至該處理室15中的所爲要的位置以控制介於該基材與該氣體分佈岐管" 間的2間之處理室组件之程式碼。當一基材被裝載於該處理至15中時，托架12被降下以承接該基材，之後該托架 12被升起至在該處理室中的該所需要的位置，用以在cVD 處理期間將該基材保持或維持在一離開該氣體分佈岐管的第距離或$間處。在操作時，該基材定位次程式8〇控制薇托架1 2的移動以作為與該支撐高度相關之處理組集參數的回應’該等參數是從該處理室管理次程式7?3傳送來的。該處理氣體控制次程式83具有用來控制處理氣體成分及流率的程式碼。該處理氣體控制次程式83控制該安全截斷閥的開/關位置，並上下調整該質量流控制器以獲得所需要的氣體流率。就如同所有的處理室組件次程式都3 第20頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210 χ 29?公釐） ^--^--^—οΐτ夺 (請先閲讀#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 ' ___B7___五、發明説明（）被該處理室管理次程式7 7 a所呼叫一般，該處理氣體控制次程式8 3亦是如此，且並從該處理室管理次程式.接受與該所需要之氣體流率相關之處理參數。典型地，該處理氣體控制次程式8 3是藉由打開氣體供應線路及重復地（丨）讀取該必需的質量流控制器，（ii)將該讀取值與由該處理室管理次程式77a接收到之所需要的流率相比較，及（Hi)在必要時調整該氣體供應線路的流率，來操作的。再者，該處理氣體控制次程式83包括了監視不安全流率之氣體流率及當一不安全情況被偵測到時啟動該安全截斷閥的步驟。在某些處理中，一鈍氣，如氦或氬被流入到該處理室 15中用以在反應處理氣體被導入之前穩定在該處理室中之壓力。對於此等處理而言，該處理氣體控制次程式8 3 包括'了將該鈍氣導入該處理室1 5中持續一段穩定該處理室内壓力所需的時間的步驟，及然後上面所描述的步驟被實施。此外，當一處理氣體是要從一液體先質（precursor) ’ 例如’正曱烷（“TESO”），被蒸發時，處理氣體控制次程式 83被編窝為包含藉由使用在一氣泡機總成中之液態先質或導入一載負氣體，如氦氣或氮氣，至一液體注入系統中來使一輸送氣體，如氦氣，變為氣泡之步驟。當一氣泡機被用於此種處理中時，該處理氣體控制次程式8 3會調整該輸送氣體流，在該氣泡機中之壓力，及該氣泡機的溫度以獲得所需要的處理氣體流率。如前所述的’該所需要的處理氣體流率如處理參數般地被傳送至該處理氣體控制第21頁 _ 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（21〇χ 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 :lr l·. A7 ‘ _：_____ 五、發明説明（）次程式83。甚者，該處理氣體控制次程式83包含藉由取得被儲存之包含了一給定的處理氣體流率之必需數值的表（table)以獲取必需的輸送氣體流率，氣泡機壓力，及該所需要的處理氣體流率之氣泡機溫度等步驟。一旦該等必需的數值被取得之後，該輸送氣體流率，氣泡機壓力及氣泡機溫度即可被加以監視，與必需值比較並加以調整。該壓力控制次程式85包含藉，由調整該處理室1 5之排放系統中之節流閥的開口大小來控制處理室1 5中之壓力的程式碼。該節流閥之開口的大小是依據總處理氣體流，處理室的大小，及該排放系統之抽泵設定點壓力而被設定來控制該處理室的壓力至所需要的水準。當該壓力控制次程式8 5被呼叫時，該所需要的或目標壓力水準如一參數般從該處理室管理次程式77a處被接收到。該壓力控制次程式85會藉由讀取一或多個與該處理室相連接之傳統的氣壓計來測量，會比較該測量值與該目標壓力，會從一對應於該目標壓力之被儲存的壓力表中獲得PID(比例數，積分數’及微分數）值’並會根據由該壓力表所獲得之該pID 值來調整該節流閥。或者’該壓力控制次程式8 5芽被編寫為開啟或關閉該節流閥至一特定的開口大小以調節該處理室1 5至所需要的壓力。該加熱器控制次程式87包含控制流至該加熱單元之電流的程式碼，該加熱單元是用來對該基材2 〇加熱的。該加熱器控制次程式87亦是被該處理室管理次程式77a 所呼叫並接文一目標或定點溫度參數。該加熱器控制次程第22頁本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X297公釐） (t先閱竣4c面之注意事項再填寫本頁) 訂 A 7 ' ------------——----------------一五、發明説明（）式87會藉由測量一位在該托架12上之熱電耦的電壓輸出來測量溫度’會比較該被測得的溫度與該定點溫度，及會增加或減少施加於該加熱單元之電流以獲得該定點溫度。該溫度是藉由檢索在一被儲存的轉換表中該被測得的電壓之對應溫度而被獲得的，或是藉由使用一四次多項式來計算該溫度。當一埋入式迴圈被用來加熱該托架12時，該加熱器控制次程式87會逐漸.地控制流至該迴圈之電流。此外’一内建的失敗安全模式可被包括用以憤測處理的安全性，並可切斷該加熱單元的操作如果處理室15未被適當地設立的話。該电聚控制次程式90包含設定施加於該處理.室15中之處理電極之低及高頻rF能量水準的程式碼，及用來設疋被使用之低頻RF頻率的程式碼。與先前提及其它的處理室组件次程式相同的是，該電漿控制次程式9〇是被該處理室管理次程式77a所呼叫。經濟部中央標準局員Μ消費合作社印製上面反應器說明主要是作為舉例的目地，且其它的電衆CVD設備如電子環繞共振式（ECR)電漿cVI)裝置，感應耦合式RF高密度電漿CVD裝置，或類此者皆可被使用。或者，上述系統的變化，如在托架設計，加熱器設計， RF旎I頻率，rF能量連接的位置上的變化都是有可能的。例如，該晶圓可被一受體所支撐並被一石英燈所2 熱本發明之層及形成該層之方法並不局限於任何特定的設備或任何特定的電漿激勵方法。 __— 第23頁本纸ft尺度適用(21Qx297公楚) η 經濟部中央標準局員工消費合作.社_製五、發明説明（） III·沉積一穩定的FSG今為了要形成依據本發明之絕緣膜，—晶圓經由一張空鎖模被放在一真空室15中並被置於托架12上（第2a圖的步驟200)。該托架然後被移入處理位置14(步驟2〇5)。在處理位置14，該晶圓是位在與氣體分佈歧管丨丨相距 300-600米爾（mils)的位置。當該晶圓被適當地置放之後，該晶圓及托架被加熱至 200-4 50C的溫度且一處理氣體從該氣體分佈歧管被導入該處理室中（步驟210及215)。該處理氣體為一包含了作為氟的氣體源之SiF4 ’作為矽氣體源之SiH4，作為氧氣體源之N2〇’及作為氮氣體源之n2，之混合氣體。.

SiH4疋在一低流率約i〇_3〇sccin及高流率約為450-50 0sccm的流率下被導入該處理室中。該SiF4是在—低流率约5-1 5sccm及高流率約為800-1 OOOsccm的流率下被導入該處理室中。該Νβ是在一低流率約10_30sccm及高流率约為3 800-4000sccm的流率下被導入該處理宣中。％是在一低流率約1 00-300sccm及高流率約為 2700-3 000sccm的流率下被導入該處理室中。此外，氦氣（He) 可被用作為載負氣體。如果氦被使用的話，則其是在一低流率約10-30sccm及高流率约為2700-3000sccxn的流率下被導入該處理室中。當然，上述氣體可在介於前述高及低流率間的流率下被導入該處理室中。 N 2對S i F 4的比例最好是介於4 - 5 : 1之間，而較佳的比例為4.4 : i。N2對SiH4的比例最好是介於3.2-4.5 : 1

第24X 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明（）之間，而較佳的比例為3.8 :卜此外，N2對n2〇的比例最好是介於1 : 1 - 3之間，而較佳的比例為丄：2。該處理室被保持在约l-6torr的壓力下（步帮22〇),且處理氣體透過使用一1 00-2000W的單一 RF電源供應 (13.56MHz)而被激勵為一電漿狀態（步驟225：^該處理的沉積率至少是1.5 # m/min。此高沉積率處理的結果為一具有一降低的介電常數之穩定的絕緣膜被形成。本發明之較佳的實施例實施一嚴格的順序其中該處理氣體的組成物是依序被導入處理室中以作為步驟215，即處理氣體的所有组成物同時被導入處理室中的一替代例。在這些實施例中，Sih並沒有在步驟215被導入，而是在該晶圓被加熱至所需要的處理溫度後才被導入，其係對應於當RF能量被打開以激勵一電漿的時候。此一處理順序將在電漿被產生之前會發生於SiF<l與SiH4之間的反應降至最低，藉此防止HF在電漿被產生之前形成。雖然沉積期間（即在電漿被激勵之後）之HF的形成有助於降低在孩膜中之游離或鬆鍵結的氟，但在電漿被激勵之前所形成之HF會在電漿被激勵時被極性化。當hf被極性化時，其會有在該膜上形成殘餘物影響該膜的穩定性及黏附特性。因此，上述的處理順序藉由消除在該膜上HF殘餘物的形成而進一步改善該膜之品質及穩定性。參照第2 B圖’在本發明之方法的一較佳實施例中，該沉積步驟包括了四個步驟。如所展示的，第一個處理步驟為穩定步驟250’其包含第2A圖中之步驟210及22 0。聞讀. 之法

I 頁訂第25頁本紙張尺度適用中糊家標準（CNS )以規格（21Q><297公後） A7 B7 五經濟部中央標準局員工消費合作社印製、發明説明（在穩定步驟25〇之後為沉積步驟26〇,其包含第2a圖中之步驟225及該膜的沉積。在傳統的沉積方法中，一抽空 (Pumping-off)步驟280緊接於該沉積步驟26〇之後，在該步驟期㈣RF能量被關閉，流入該處理室中之氣體會停止，且已在該處理室中之氣體會被抽出該處理室。然而，依據本發明之方法的一較佳實施例，終止步驟27〇在該抽空步驟280停止氣體流入該處理室中之前，其停止該siF< 流入該處理室達2-3秒鐘。試驗顯示某些以此方式被沉積之FSG膜在被加熱至70(rc以上時，表現出沒有氟，hf， H2〇去氣（outgassing)的情形。在停止其它氣體流入之前先停止該流入該處理室中降低了在該膜的表面上之鬆鍵結之氟的形成，因而進一步改善該沉積的FSG膜的穩定性。該依據本發明之方法沉積之FSG及其它鹵素摻雜的珍氧化層可包含高達百分之:的SiF(是以SiF鍵結對siF + SI〇鍵結之峰值最高比二的s利葉轉換紅外線（FTIR)光譜測量所得），丑可結合合達 6原予百分比的氟，其是使用SIMs測量的，典 ' 备使用上述的沉積方法來沉積時，該膜表現出當被加熱至高達 475°C或700°C的溫度時沒有來自於該膜之氟，Ηρ，η 〇去氣。當在1MHz下以c-v曲線來測量時，在該金屬絕2緣半導體（MIS)結構中之該膜的介電常數约為3.3_35，且診處理的沉積率通常是介於1.5與1.8仁m/min之間。第2C圖顯示該處理之不同參數對於沉積效 > ’几夺貪· 率’及該膜的品質上的影響《可被見到的是:杏 W公刀升兩第26頁本紙張尺度適用中國國家標準（QsjS )八规^ ( 2l〇X297公资） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂五、發明説明（ A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製時’該膜的沉積效率及品晳十陡、干夂口口負亦隨疋提高，而沉積率則降低。當介於該基材與該裔赫 , Λ軋體刀佈中心之間的空間增加時， /儿積效率提升，而讀膜腰的'儿積率及品質則反而下降。在高 RF能量上的增加會對應至，丨坊瞄六> 1彳二膜在〉儿積效率，沉積率，及品質上的提升。相反的，在低RF能量上的增加，則對該膜亳無影響。這結果並不令人驚奇因為低rf能量對於打破SiF4键結是沒有效的。因此，本發明只使用冑灯能量。第2C圖進-步展示出在溫度上的升高會對應到該膜在沉積效率’沉積率’及品質上的提升。此外，當叫流增加時，沉積效率會提升，因為有更多的氟被導入。該 >儿積率並未受到影響（顯示SiI?4是適合高沉積率處理，因為氟濃度的增加並不會蝕刻更多的膜），及該膜的品質下降（當氟濃度提高時穩定性降低）。如所展示的，在SiF4或 Νπ上的增加會造成沉積率的提升。然而，該膜的沉積效率及品質則會下降。因此，添加A至該處理中是所想要的，因為茲膜的品質會隨著N2流的增加而提高。該沉積率並不會受到N2流增加的影響（因為％為一鈍氣），但N2 流減少則會降低沉積效率。雖然N2是較佳的氮氣源，其它的氮氣源，如氨（Nh3), 亦可被使用於處理氣體中以與游離的或鬆键結的氟反應β NH3被認為是一比N2更為有效率的氮氣源因為在NH3 中的氫亦可與氟反應形成HF。因為HF亦為一揮發性氣體’所以其可在處理期間或沉積完成之後與NF2或NF3 — 起被抽出該處理室外。ΝΑ被認為是一較沒有效率的氮氣第27頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（2丨Ο X 297么釐） f請先閲讀背面之ii.意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局員工消資合作社印製 A7 _____B7 _____ 五、發明説明（）源因為其需要要相對高的能量來打破NO鍵。打斷N2鍵以與氟反應形成NF2或NF3所需的能量較小。在一最佳的實施例中，一高度穩定的F S G膜是在較佳的條件下被沉積的：該處理室壓力保持於3.7t〇rr，介於該托架與該氣體分佈中心間的空間為4〇〇米爾（mils)，SiH4 是在260sccm的速率下被導入該反應室中，n20是在 3000sccm的速率下被導入該反應室中，&是在lOOOsccm 的速率下被導入該反應室中，He是在i〇〇〇SCCm的速率下被導入該反應室中。該處理氣體然後藉由使用之15〇〇w的南RF能量而被激勵為一電漿狀態，及該siF4是在225sccni 的速率下被導入該處理室中。本發明之FSG及其它鹵素摻雜的矽氧化層以它們的低介電常數’南沉積率及高穩定性之物理特性，讓此等膜對於作為一 HDP CVD的蓋層或在一 IMD層中之旋施玻璃 (spin-on-glass，S0G)低免間隙填入層，及作為在一鑲嵌處理中之絕緣層是特別有用的。現參照第3 a圖，一依據本發明被沉積作為一蓋層之絕緣層3〇〇被展示。絕緣層3〇〇被展示為沉積於高密度電漿（HDp)層32〇上。如前所討論的，絕緣層300是穩定的，具有高黏附性及低介電常數，且疋在一Γ%沉積率下被沉積的β因此，其適合使用於一高產出的處理中作為一 IMD蓋層，後續沉積的金屬層，包括鈦層在内，都是沉積於該蓋層上。對於此一層而言高穩定性或在該層中之氟可與金屬層反應是必需的。在此應用中，該絕緣層300之間隙填滿能力並非關鍵，因為HDp 第28頁 '本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X297公釐)~ ---~— (請先閱讀背面之'注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 ____B7 五、發明説明（）層3 20具有良好的間隙填滿能力。在HDP-CVD反應器中’電感耦合的線圈被用來在非常低的壓·力條件下（在微托爾（millitorr)範圍之内）產生電漿。由此一 HDP-CVD反應器所產生之電漿具有—約為標準離子濃度的兩倍（或更多）的離子濃度。被使用於該 HDP-CVD反應器中之低處理室壓力.被認為是提供了具有一長平均游離路徑（long mean free path)之活性物種。此因子，與該電漿密度相擊合’讓絕大多數的電漿組成物能夠到達深’且間隔狹小之間隙的底部’並以一絕佳的間隙填滿性來沉積一膜。而1，氬或其它重的鈍氣被導入到該處理室中以提升在沉積期間的濺射。該HDP沉積之.濺射元件被認為是其將在被填滿之間隙側壁上之沉積物钱刻掉的’其對於HDP沉積的膜之間隙填充性有所貢獻。相似地’絕緣層300亦可被沉積為在s〇G低A膜上的蓋層’如第3B圖所示。如所見到的，一 s 〇 g低灸膜是依據下面的步驟被沉積的··液態低女玻璃膜被倒在該等金屬線上用以填滿介於金屬線之間之窄的間隙並被旋轉用以讓該液馗膜共平面。_膜然後被烘烤以硬化該膜，及該 SOG低膜在該等金屬線上的部分33〇在該膜被硬化之後即被蝕刻。絕緣層3 0 0在層3 3 0被蝕刻之後即被沉積為在該等金屬線上之蓋層，因此該絕緣層3〇〇之間隙填充性並非關鍵。絕緣層300最好是一在該s〇G低灸層33〇上之 IMD層，因為絕緣層3〇〇是更為穩定。本來為液態之該 SOG低層330雖然其已被烘烤硬化，但其包含的水分能第29頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公着)~ --- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) - Φ. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（）比該絕緣層3 0 0還多。在另一實施例中，本發明之FSG層可在一鑲嵌處理中被用作為絕緣層3 00。現參照第3 c圖，在一鑲嵌處理中，孩絕緣層300首先被沉積，接下來被蝕刻以允許金屬層 340沉積於該絕緣層3〇〇之經蝕刻及未經蝕刻的部分之上。金屬廣3 4 0然後被回姓刻以形成金屬線.3 4 〇。如第3 〇圖申所示，絕緣層300可被沉積作為該金屬層34〇上的蓋層。或者’其可為一中間的絕緣層用以接下來被蝕刻以允許额外的金屬層的沉積。第4A-4L圖為試驗結果其展示在增加在該絕緣層中之氟的濃度對該層的穩定性的影響。在膜中氟的數量可使用膜的折射指數（RI)來加以監測。較高的薄膜RI值，則該膜的氟含量較低。第4A圖展示在不同的SiF4流之下所沉積之不同的FSG層的傅力葉轉換紅外線（FTIR)光譜。第4B 圖展示之該FSG膜之R；[值，其為SiF4流的一函數，且siF4 流是與FTIR ♦值比例相互關連如在第4B圖中所示，該FSG膜之RI值在該SiF4流增加時下降。如可於第4A及4B圖中所見到的，該表示在膜中之氟的成分之SiOF峰值在SiF4流從lOOsccm增加至 40 0sccm時下降。所不想要之游離或鬆鍵結之氟可由在該光譜中之SiFz峰值的存在來加以偵測。第4a_4B圖展示出在如上所述的條件之下，在沒有SiF2存在下可被摻雜於該膜中之氟的最大數量為以FTIT峰值比例來測量的7%。其對應於1.406的RI值及約230sccm的SiF4流率。第30頁本紙浪尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背*之诖意事承再填寫本I)

A7 B7 五、發明説明（能：：處理室壓力’及siF“^對氟摻雜於該fsg層中之影響是根據在下面的停件下被制供、叩餘仟下被製備又1微米厚的樣本

膜的研究而得的：虛璉舍殿士a U 處理至壓力被維持在約3:7t〇rr,該托架離該氣體分佈中心的银雜λ Λλ , 勺距離，.，勺為4〇〇米爾（mil)，SiH4是在約 260sccm的速率下姑递 .,牛下被導入處理室，N2〇是在約3〇o〇sccm的速率下被導入處理室，N2是在約1〇〇〇sccm的速率下被導入處理至及處理氣體是在約i 5〇pw的高rf能量下被激勵為一電滎。該SiF<t是在約i〇〇_3〇〇sccm的速率下被導入處理室，能量是在700 i 15〇〇w之間，且容室壓力是在 3.5至5torr之間。第4C圖展示該膜之氟含量，其為能量及siF4流的一函數。如所見到的，該膜的RI值在Sih流及能量增加時是下降的，因此，該膜之氟含量於以匕流及能量增加時是上升的β 第4D圖展示該膜之氟含量，其為壓力及以匕流的— 函數。如所見到的，該膜的RI值在SiI?4流及壓力增加時是下降的，但與能量不同的是，此關係並非是線性關係。在約25 0sccm的SiF4流時，氟含量達飽和並保持大致恆定而不論氟流率為何。第4E圖展示RI值及該1微米膜在該清潔室中14天的期間内的應力。因為該膜之RI值及應力保持著相對的恆定，所以這顯示該膜是穩定的。第4F圖展示該膜在其於水中被煮沸30分鐘之後之 FTIR光譜。因為該FTIR光譜於水測試之後顯示並没有第31頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公麈) (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 B7 經濟部中央標準局員Η消費合作社印製五、發明説明（） Η-0-Η键，所以光譜顯示該膜為穩定。第4 G圖進一步將一以N 2沉積之膜的穩定性與一沒有用N2沉積的膜之穩定性在它們都經歷沸水測試之後作一對照。如所見到的，沒有用N2沉積的膜是不穩定的因為其FTIR光譜顯示在2250cm-l附近有Η-0-Η鍵的形成。因此，第4G圖確認了使用N2可進一步改善膜的穩定性。第4H圖顯示該膜在經歷450°C退火30分鐘之前及之後的FTIR光譜。如第4H圖中所示，si-0-F峰值並沒有改變.，即’該膜併沒有失去氟含量。因此該膜是穩定的。此外’為了要決定該膜中之氟在那個溫度開始去氣，熱發散光譜（TDS)被實施。第41圖展示一沒有終止步驟27〇而被沉積的膜之T D S »如所示，氟在4 7 5。(：開始去氣，而 HF在5〇〇°C開始去氣。如在第4J圖中所示，該圖顯示有實施終止步驟270而沉積的膜之TDS，氟及HF在未到7〇〇 C之則不會開始去氣。因為丨4天之後所測得的TDs顯示相同的結果，所以這表示被沉積之fsg膜是穩定的。依據本發明所沉積的膜亦具有良好的黏附性。如所提到的，終止步驟270降低在該膜表面上之鬆鍵結的氣。因此，孩膜可良好地黏附於不同的金屬層及介電層上，這些層的例子有’銘，欽，翁„办氮化鈦鎢，及介電反射塗層。第則透過在沉積之後’在水中煮滞3〇分鐘之後，二二上被取得之銘構圖晶圓的照片來對此作一展示。被……· 的黏附性，因》其雖然在水中被煮沸30分鐘，但在3天之後仍展現出沒有腐裂痕 ------— ιό! . ' - -(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂第32頁本紙⑽適用中國國經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明（及剥落的情形。瑕後’摻雜於該膜中之氟的數的TM枯直的均勻度是使用該膜的RI值，孩Si0F/Si0峰值比及SIMS來測量的用以夬疋整個膜的氟數量。如在第 ,..λ θ 1 圖中所見到的，整個膜 16原子百分比。因此，此試驗顯示該膜的氟 : 膜中是均㈣。此即表示該膜的介電常數在整個膜上疋一致的。對於不同的氣體導入速率而士 ^ °上迷的所有數值是根據一電阻式加熱，供2〇〇mm晶圓俊u g 圓便用的DxZ處理室所獲得的’其是由Applied Materials公司所製造的。因此’本發明之方法並不局限於上述之特纟的參數。熟悉此技藝者將可瞭解的是，不同的處理條件及不同的反應物來源亦可在不偏離本發明的精神下被使用。本發明之沉積一絕緣層之方法的其它等效或變化方法對於熟悉此技藝者而言將是明顯的。這些等效物及變化例都將被包含於本發明之範圍之内。舉例而言，雖然本發明是以一使用SiI?2來作為一矽來源及使用NzO來作為氧的來源之特定處理來作為一例子說明’但使用其它的矽來源，如TEOS，及其它的氧來源，如〇2，CΟ或其它，都是可能的。因此，本發明的範圍並不是由上述的說明來界定，而是由隨附之申請專利範圍及其等效物來界定的。第33耳本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本I·}

Claims

1. 一種在一基材處理室中捭二、雜氧化矽層沉積於基材上之沉積方法，该方法至少包括的步驟有：將一處理氣體導入该處理室中，該處理氣體包含矽來源，‘ 一氧氣來源，/函素來源及—氮氣來源；由該處理氣體形成/電漿，用以將該鹵素摻雜氧矽層沉積於該基材上。 _ .如申請專利範圍第1項所I —吟含一氟來源 3.如申請專利範圍第2項所述法’其中該氧化矽層可包含高達至少1 6原子首分比的氣° f請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 女法，其中該南素來源 2

訂 4.如申請專利範園第2項所述在至少约1.5 # m / m i η ·的〉儿積

-< mr— @§6 法，其中該氧化發層是 r被沉積於該基材上。 5.如申請專利範圍第2項所述之方法’其中該氧化矽層具有一約3 · 3 - 3 · 5的介電常數經濟部中央標準局員工消費合作社印袋 6.如中請專利範圍第2項所述敦去氣發生之前可被加熱達S 1 ’其中該氧化矽層在 475t：。 7.如申請專利範圍第2項所述法’其中在終止其它氣體流入該處理室之前該氟來源被停止導入該處理室達第34頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）經濟部中央標準局負工消費合作社印製 ’其中該氧氣來 /率下被導入該處理 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 3和鐘，使得該矽氧化層在去氣發生之前至少可被加熱達7 0 0 °C。 ,μ專利範圍第2 4所述法4更包括將該處理至的壓力維持在丨-以01·1·,將該基材加熱至200-450。《：，及在約13.56MHz的頻率下用一約1〇〇_2〇〇〇w的高頻Rf 能量來形成電漿等步驟。 Q [117¾¾¾¾) .如申請專利範圍第2 W^*中該氟來源包 Sli?4氣體且是在5-i〇〇〇sccm的速率下被導入該處理内。 10·如申請專利範圍第9 5"所述法」其中該siF4氣是在孩基材到達一所需要的處理溫度時被導入該處理 -中藉此更加強化該氧化矽層之品質及穩定性。 11·如申請專利範圍第2項所述該矽來源包 SiHU且是在i0_500sccm的速率下被導入該處理室内。 1 2.如申請專利範圍第1 1項所述包含N20且是在10-4000sccm 内。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項所述之万法，其中該氮氣萍第35頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

中請專利範包含N2氣體且是在1 0-3000 窒内。 seem的速率下被導入該處理 Μ 種在一半導體處理室中將一具有一低介電常數之高沉積率FSG層沉積於—基材上之沉積方法，該方法至少包括的步驟有： · 將孩基材加熱至约200-45(TC的溫度；卜將一包含SiF4 ’ 一氧氣來源，siH4 ’及N2的處理氣體導入該處理室中；將該處理室的壓力維持在l_6t〇rr; 由該處理氣體形成一電漿用以將該FSG層沉積於該基材上。 5 ’如申請專利範圍第1 4項所i 法，其更包括的步有：沉積一 HDP間隙填充層；及沉積該FSG層作為在該HDΡ層上的一蓋層。驟經濟部中央標準局員工消費合作.社印製 164 “ _人雜_ .σ申清專利範圍第14 ^所述法，^更包括的步驟有：沉積一 SOG第λ膜；及沉積該FSG層作為在該SOG第&膜上的一蓋層 |_人iMIt闕丨 1 7.如申請專利範圍第1 4 ^所述法，1其中該f S G膜第36頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請t閲讀背面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 A8 B8 - 、 C8 D8六、申請專利範圍可使用於一鑲嵌處理中以作為絕緣層。 1 8. —種積體電路，其是由申請專利範圍第1 4項之方法所製造。 19. 一種在一半導體處理室中將一具有一低介電常數之高沉積率FSG層沉積於一基材上之沉積方法，該方法包括的步驟有：將該基材加熱至約200-450°C的溫度；將一包含SiF<，一氧氣來源，SiH4，及N2的處理氣體導入該處理室中；將該處理室的壓力維持在l-6torr; 在一高RF能量被啟動時導入SiF4氣體用以由該處理氣體及該SiF4氣體形成一電漿，用以將該FSG層沉積於該基材上；及在終止將該處理導入該處理室中之前先終止將該 . SiF4氣體導入該處理室至少2-3秒鑄。 20. —種基材處理設備，其至少包括：一處理室；一氣體輸送系統，用來將一處理氣體送入該處理室中；一電漿產生系統，用來由該處理氣體形成一電漿；一控制器，用來控制該氣體輸送系統及該電漿產生第37頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ说格（210 X 297公釐） ~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A8 B8 ' ' CS D8 六、申請專利範圍系統，一與該控制器相連接之記憶體，其包含一電腦可讀取的媒體，該媒體具有一電腦可讀取的程式在其内用以指導該基材處理設備的操作，該電腦可讀取的程式包括：一用來控制該氣體輸送系統之第一組電腦指令，用以將一包含一鹵素來源，一碎來源，一氮氣來源，及一氧氣來源的處理氣體導入該基材處理室中；及一用來控制該電漿產生系統之第二组電腦指令，用以從該處理氣體形成一電漿，以將一矽氧化層沉積於在該處理室中的一基材上。 (請七閎讀t-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第38頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐）