TW426880B - Method and apparatus for forming insitu boron doped polycrystalline and amorphous silicon films - Google Patents

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Description

42688Π 五、發明說明（i) 發明背景 1 發明範_ 本發明係關於薄膜形成之範疇，及尤其係關於沈積原位 硼摻雜之非晶形或多晶矽膜之方法及裝置。 2.相關技藝論ϋ 在許多半導體積體電路製程中用到多晶矽及非晶形石夕薄 膜。此等薄膜係用於，例如，製造閘電極、堆疊或溝渠電 容器、射極、觸點、熔線、及反熔線（antifuses)。隨裝 置尺寸之減小至低於〇 25微米以增加裝填密度，在積體電 路中之孔洞、通道、及溝渠的長徑比（長徑比=深度/寬 度）亦隨之增加。為填充高長徑比的開口（長徑比^ 2. 5)， 而要可有良好階梯覆盍率（stei]L coverage)(階梯覆蓋率％ 二在階梯表面上之膜厚/在平面上之膜厚χ 1〇〇%)的1尤積 方法，以確保達到完全的孔洞填充而不會產生空隙。 一種可提供適當階梯霜罢东士 ι ,,t弟覆盖率之現订方法為低壓化學蒸氣 沈積（LPCVD)。在LPCVDt〗4口 tb 必 + ^ + 將反應容器抽真空至在 1UU-1000：!：托爾（mtorr)^ 人Μ侗#栋劝as y π ±之間的甚低壓力。與LPCVD製程結 合的低壓使妙Μ在低速率 备 (Α) /分鐘，及對摻雜薄膜約’未乜雜薄膜約為100埃 率使薄膜可以良好的階梯覆*率埃/分鐘）。低沈積速 統中引入η型摻雜劑以擎率/積。當在LPCVD批式系 會減小。為得良好的階)二原/主摻：薄膜時’階梯覆蓋率 率。雖然LPCVD製程可妒/Λ /要進一步降低沈積速 率卻使在分批型式的的薄膜，但其低沈積速 % 4益中需要一次處理多個晶圓
第6頁 42688Q___ 五、發明說明（2) (即直至100個）β在草一機益中一次處理多個晶圓之一項 問題為很難在不同晶圓及在不同批次之間付到均勻厚度的 薄膜及摻雜劑濃度° 為在整個晶圓上及在晶圓之間製造具有精確厚度及摻雜 均勻度的多晶石夕及非晶形石夕膜’而使用單一晶圓cv D製 程。在矽晶圓上製造石夕層之單一晶圓CVD製程說明於1991 年8月9日提出申請之美國專利序號954 ’標題為 「低溫高壓矽沈積方法（Low TemPerature High Pressure
Silicon Deposition Method)」，此篇專利係受讓給本受 讓人。此一單一晶圓反應盗此可A地形成於原位推雜π型 換雜劑（例如石申及填）之均勻的石夕膜s 然而’偶爾，諸如在快閃記憶體（F 1 a s h m e m 〇 r y)裝置及 P頻道裝置之製造中’希望形成在原位摻雜p型摻雜劑（例 如蝴）的非晶形或多晶形薄膜。 因此，需要一種可在單一晶圓反應器t沈積原位硼摻雜 之多晶或非晶形矽膜’而不會在沈積室之窗及襯裡上形成 沈積物之方法及裝置。 發明總姑 一禋在基材上沈積原位硼摻雜之非晶形或多晶矽膜之方 法，裝置。根據本發明，將基材置於沈積室内。將包含矽 源氣租、硼源氣體、及遞送氣體之反應物氣體混合物供應 =積室將反應物氣體混合物以使物氣 ^
=之滯留時間低於或等於3秒，或者具有至少4英叶；： 速度之速率供應至沈積室内。 I
第7頁 426880 ---- : _____ ___________ _____________ 五、發明說明（3) 在本發明之另一具體實例中，將原位硼摻雜之非晶形及 多晶梦膜-基材置於沈積室肉。然後將基材加熱至在 5 8 0 _ 7 5 0 °C之間的沈積溫度，及使室壓降至低於或等於5 〇 托爾。然後將矽源氣體在可提供在卜5托爾之間之矽源氣 體分壓之速率下供應至沈積室内’同時將棚源氣體在可提 供在0.005-0. 05托爾之間之领源氣體分壓之速率下供至沈 積室内。 / 圖示簡單說明 圖1 A係说明其上可形成本發明之原位硼摻雜 之橫剖面圓。 犋之丞材 膜之 圖1 B係说明顯示在jgj ) & 其) 橫剖面圖。 在圖iA之基材上形成原位硼摻雜矽 曰a 圖2係及明根據本發明形成原位 砂膜之方法之流程圖。 -之非曰曰形或多 圖3A係祝明可用於沈積本發 多晶石夕腔夕留 n m T 哪穋雜之非晶形或 二二:圓熱化學蒸氣沈積裝置。 圖3B係5兄明可用於控制圖3A之埶 — 形成原位硼摻雜之非日 a…化予热虱沈積枭置’以 式。 非阳形或多晶矽膜之系-統控制電腦程 圖4係說明原位硼摻雜多晶 送氣體流量而減小之圖。 、之電阻率如何隨增加遞 毛萄L明之詳述 本發明說明一種沈積原位硼 新穎方法及褒置，在以下 =之夕晶或非晶形矽膜之 敘述許多明確的細
第8頁 4 2 6 8 8 Ο 五、發明說明（4) 節’諸如明確的方法參數及實行，以提供對本發明的徹底 瞭解。然而，熟悉技藝人士當明瞭本發明可不以明確的細 節實行。在其他情況中’並未特別詳細說明熟知的化學蒸 氣沈積（C V D)設借及半導體研究方法，以不致使本發明變 得複雜難解。 本發明說明一種在高下及以良好赴』皆描覆蓋率 沈積原位棚摻雜之多晶或非晶形石夕膜之方法及裝置。根據 本發明’將基材（或晶圓）置於熱化學蒸氣沈積（CVD )裝置 之沈積室内。然後使沈積室内之壓力降至低於或等於5 〇托 爾之沈積壓力，及將基材加熱至大於或等M58〇°c之沈積 溫度。將包括含矽氣體’諸如但不限於矽烷（s丨&)，含硼 氣體’諸如但不限於二硼烷（B2 H6)，及遞送氣體，諸如但 不限於氫（& )及氦（He )之反應物氣體混合物供應至沈積室 内。來自基材的熱使含矽氣體解離而提供矽原子，及使二 石朋烷解離而提供硼原子。接著由矽原子及硼原子將於原位 摻雜硼原子之多晶或非晶形矽膜沈積於基材上。 本發明使用低沈積壓力（低於5 〇托爾）及高遞送氣體流量 (大於1 0 S L Μ )之組合於形成本發明之原也侧摻雜之非晶形 或多晶矽膜。低沈積壓力及高遞送氣體流量之組合可在高 沈種大於1000埃/分鐘）下形成具有（直至“丨㈣原子 /立方公分之）高删濃度之矽膜。另外，低沈積壓力及高 遞送氣體流量之組合可大大地降低在CVD裝置之圓頂（窗） 及在側壁襯裡上的薄膜形成。經由防止在圓頂上的薄膜形 成，可大大地改良在不同晶圓之間的薄膜均勻度。另外，
O:\60\60582.PTD 第9頁 42688ο 五、發明說明（5) 經由降低在窗及襯裡上的薄膜形成，可在需要渣φ 义 巧/承之刖處 理更多晶圓，因而降低沈積製程的成本。 本發明之原位硼摻雜之非晶形或多晶矽膜可形成於基 材，諸如圖1Α所示之半導體基材100上。基材1〇〇為單曰石 晶圓較佳。然而’基材1 0 〇並不一定需為矽晶圓，而可03為 其他類型的基材’諸如砷化鎵或鍺矽基材或供其他用途’‘用 之基材。基材1 0 0典型上將包括多個隔開的特點或孔洞 1 0 2。特點1 0 2可歸於，但不限於，形成於基材中之溝渠、 形成於基材上的場氧化物區域、及形成於層間介電質、 (I L D)中之觸點/通道開口。本發明之方法理想上適 '用於 在新式高密度動態隨機存取記憶體（DRAM)及其他積體電路 之製造中，在形成電容器及/或觸點之過程令，將高濃产 (> 5 X1 019原子/立方公分）之硼摻雜矽膜沈積至高長徑比的 開口内（大於2 : 1 )。雖然本發明理想上適用於製造積體電 路’但本發明同樣可應用於形成其他產品。對於本發明， 將基材1 0 0定義為其上沈積本發明薄膜之原位棚糁雜之非 晶形或多晶梦膜之材料。 . 現參照圖2之流程圖2 0 0描述及說明本發明之方法。記述 於流程圖2 0 0之方塊2 0 2中之本發明的第一步驟係將基材， 諸如基材1 0 G ’置於熱化學蒸氣沈積裝置，諸如圖3A所示 之單一基材反應器300之沈積室内。圖3人所示之單一基材 反應益300具有界定可將單一晶圓或基材1〇〇設置於其中之 至319之頂部石英窗（或圓頂）312、側壁314及底部石英窗 (或圓頂）318。側壁314之内部經覆蓋石英襯裡。室319係
第10頁 42688 0 五、發明說明（6) 經设计成可處理直至200毫米之晶圓，且具有大約公升 之體積。此一反應器之一例子為應用材料仙度拉單一晶圓 室工具（Applied Materials Centura Single Wafer·
Chamber Tool)。應明瞭’若須要’可使用較大體積的室 於處理較大晶圓’諸如3 0 0毫米。另外，文中提供之所有 流率係關於1 0公升之至，熟悉技藝人士當明瞭若須要，可 對不同體積之室放大流率。最重要的事項在於利用文中所 提供之氣體分壓。 將基材100裝置於由馬達（未示於圖中）所轉動的基座或 晶座3 2 2上’以對基材1 0 0提供圓柱對稱的均時環境。一環 繞晶座的預熱環3 2 4由側壁3 1 4所支承，並包圍晶座3 2 2及 基材100。.抬升指（lifting fi〇gers) 323通過形成通過晶 座322之孔洞（未示於圖中）與基材1〇〇之底面結合，以將其 抬離晶座322。基材100、預熱環324 '及晶座322係由來自 裝置於反應器3 0 0外側之多個高強度燈泡3 2 6之光所加熱。 高強度燈泡3 2 6為在大約1. 1微米之波長下產生紅外（I r )光 之鎢鹵素燈泡較佳。反應器3 0 0之頂部3 1 2及底部3 1 8實質 上對光透明，以使來自外部燈泡32 6的光可進入反應器 3 0 0 ’及加熱晶座322、基材1〇〇及預熱環324。對頂部312 及底部318使用石英較佳，由於其對可見及IR頻率的光為 透明；由於其係可支承大壓差之甚高強度的材料；及由於 其具有低的除氣速率。設置適當的頂部溫度感測器3 4 0及 適當的底部溫度感測器34 2諸如高溫計，以分別測量基材 1 0 0之溫度及晶座3 2 2之溫度。雖然須要燈泡加熱室，但本
4268 8Q 五、發明說明ci) 發明可在其他類型的熱CVD室諸如電阻加熱室中進行。另 外，雖然反應器3 0 0典型上包括單一晶圓，但可充分地放 大晶座3 2 2，以將多個晶圓面向上地放置於晶座3 2 2上。裝 置3 0 0包括控制裝置3 0 0之各種操作，諸如控制氣體流量、 基材溫度、及室壓之系統控制器3 5 0。 接下來，根據圖2之方塊204 ’利用泵344經由排氣口 332 將室319抽真空’以使室319内之壓力自大氣壓力降至沈積 壓力。沈積壓力係當沈積本發明之原位蝴摻雜之非晶形或 多晶石夕膜時’在室3 1 9内之總壓力。本發明之沈積壓力係 在10-50托爾之間。低沈積壓力有助於防止圓頂塗布及提 供良好的階梯覆蓋率。 接下來’如流程圖2 0 0之方塊〇 6所敘述，利用燈泡3 2 6 將基材1 0 0、預熱環3 2 4及晶座3 2 2加執至沈積溫度。本發 明之沈積溫度至少為580 t：，及以在6〇〇_75〇t之間較佳。 應明瞭沈積矽膜之確切的結晶結構係視沈積溫度而定。為 沈積於原位摻雜硼原子之非晶形矽膜，沈積溫度應在 5 8 0 - 6 2 0 C之間。為沈積於原位摻雜硼原子之多晶矽膜， 沈積溫度應大於6 2 0 °C。 接下來’如流程圖200之方塊2〇8所敘述，將反應物氣體 混合物供應至反應室319内。根據本發明，反應物氣體混 合物包括含矽氣體，諸如但不限於矽烷（s丨^)及二矽烷 (Si2He)，硼源，諸如但不限於二硼烷^^) ’及遞送氣 體，諸如但不限於氫（¾)、氦（He)、及氮π。。將沈積壓 力及皿度維持於指定範圍内’同時使反應物氣體混合物流
第12頁 4268 b 五、發明說明（8) 至反應室3 1 9内，以將原位硼摻雜之非晶形或多晶矽膜丨〇 4 沈積於基材1 〇 〇上，如圖1 β所示，及如流程圖2 〇 〇之方塊 2 1 0所記述° 在沈積過程中，反&應物氣體混合物流自氣體輸入328流 過預熱環324，在此氣體經加熱，在箭頭33()之方向流過基 材100 ,以將原位硼摻雜之非晶形或多晶矽膜1〇4沈積於其 上，並經由排氣口 332流出。氣體輸入口 328經由導管334 連接至以槽336表不之氣體供給’其提供一種氣體或氣體 之混合物。選擇通過導管334及各口 328及332之氣體濃度 及/或流率，以產生使加工均勻度最適化的加工氣體流及 濃度分佈。雖然基材1 〇 〇在由熱燈泡3 2 6所造成之熱梯度中 的旋轉1顯著地影響反應器3 0 0-中之氣體的流動，但主要 的流動分佈形狀為自氣體輸入口 328穿越預熱環324及基材 1 0 0而至排氣口 3 3 2之層流。 根據本發明之一具體實例’在2 〇 〇 -1 〇 〇 〇 SCCM之間的流 率下將含矽氣體提供至沈積室319内，以產生在1-5托爾之 間的含矽氣體分壓’及以在1. 5 - 2. 5托爾之間較佳。將在 0.5-2.0 SCCM之間的二硼烷（β2Η6)供應至沈積室内，以產 生在0.005-0. 〇5托爾之間的二硼烷分壓。以遞送氣體，諸 如I ’稀釋二硼院’而形成1 %經稀釋的二硼烷摻雜劑氣體 (即經稀釋二硼烷等於1%二硼烷及99%遞送氣體），以可更 佳地控制提供至反應室3 1 9内之二硼烷的量較佳《如此， 當利用1%經稀釋二硼烷摻雜劑氣體時，其係在5〇_2〇〇 SCCM之間的速率下供應至室内，以產生在〇〇〇5_〇〇5托爾
第13頁 t
4 268 8 G 五、發明說明¢9) 之間的二硼烷分壓《在沈積過程中提供至室3丨9内之二硼 烷的量低於在沈積過程中提供至室内之含矽氣體之量的 1 % »在反應室31 9外部，將含矽氣體及經稀釋二硼烷與遞 送氣體，諸如&結合，而形成反應物氣體混合物。遞送氣 體將含矽氣體及經稀釋二硼烷摻雜劑氣體輸送至室31 9 内。 根據本發明，使用至少1〇 SLM之大的遞送氣體流率，及 以在10-1 5 SLM之間較佳，此一大的遞送氣體流率產生在 9-48托爾之間的遞送氣體分壓。經發現對固定的硼流量’ 增加遞送氣體流量將使加入至經沈積非晶形或多晶矽膜中 之硼，量增加。經由利用高遞送氣體流量，在環境中需要 甚少量的二硼烷，以使甚高的硼濃度（至少5xl〇ig原子/立 方公;分及直至4xl〇2。原子/立方公分）到達沈積薄膜内。肩 4柢說明在恆定條件下，原位摻雜硼原子之多晶矽膜之電 阻率如何隨增加遞送氣體流量而減小之圖。經發現、二硼烷 可促進將料氣體分解切原子β增加耗氣體的解離將 導致增加矽沈積及增加在室319之壁及在石英窗312及318 上之矽沈積。經由降低在沈積過程中在室内之二硼烷的 量，可大大地降低在側壁及在石英窗上之薄膜沈積。 本發明所採用t高遞it氣趙流量的另一利益為可減小反 應物氣體混合物之層流的邊界層。經由降低反應物氣 合物之邊界層，可大大地降低在頂部及底部石英窗川及 318上之薄膜沈積的機會。
另外，在原位硼摻雜之非晶形或矽膜之形成過程中使用
第U頁 4268 b Ο 五 '發明說明（10) 低沈積壓力有助於降低圓頂 壓力，但仍可在大於1 0 〇 〇埃二布。雖然本發明使用低沈積 形成具有直至4χ 1 02Q原子/力乃鐘之相畲咼的沈積速率下 膜。高沈積速率係由於二硼ρ公分之硼摻雜密度之矽 原子的事實户…另外，低：：：進石夕源氣體之解離成碎 率形成原位硼摻雜之非晶形或夕曰力可以良好的階梯覆盍 β +丄 〇 , ^ e 或多晶石夕膜’其依序可使薄膜 填充在大於2 : 1之南長比開D如 、 隙。 内’而不會在其中形成空 經發現為獲致具有高们農度之原㈣摻雜 在室窗及側壁上有過多薄膜沈積之重要條件; 物氣體混合物通過室之滞留時間低的方法條件， 等於3‘ 0秒，及以低於2秒較佳^換言之，在本發明之一且 體實例中，控制或選擇反應物氣體混合物之流率、栗速 度、及室内之沈積壓力，以致反應物氣體混合物自靠近氣 體入口 328之内部側壁流至靠近氣體出口 322之内部側壁所 需之時間長度低於或專於3秒’及以低於2秒較佳。 反應物氣體混合物在室3 1 9内之滯留時間（％ )為， t res 式（1
Q 其中Vch二室體積（公升），及其中Q為離開室的氣體流率 (即泵送速度（公升/秒））°理想氣體方程式描述：
426880 五、發明說明（11)
PV
T
STD 其中Tstd 率得：
2 7 30K ，P 7 6 0托爾 將方程式（2 ) 轉變為流
STD '«STD
PQ 式（3) τ
STD 其中QSTD為進入室内的反應物氣體流率，Q為自室離開之氣 體流率（泵送速度（公升/秒））-’ T為沈積溫度（κ。）及p為沈 積壓力（托爾）。可利用方程式（3 )解Q，並將其代入式（i) 中而得：
Vch · TSTD P tres =------- 式（4) Τ · Pstd Qstd 應明瞭所有的氣體分子會由壁及圓頂等等產生擾動，而 不會在室内展現相同的滯留時間。然而，方程式4確實提 供測定氣體在室内之典型滞留時間之充分準確的方式。因 此’在本發明之一具體實例中，如由方程式4所計算得， 反應物氣體具有低於或等於3秒之滯留時間，及以低於或 等於2秒較佳。
〇：\6〇\6〇582.PTD 第16頁 r 4268 b y 五 、發明說明（12) 代= =體至室之氣體輸出之速度替 側壁之内部’自氣體入咖之 大約為12英时。體所出二332之側壁314之内部的總距離 秒較佳，則所㊉疋滯留時間低於3秒，及以低於2 斤需的反應物氣體速度至少為4英吋/ 以至少6英吋/秒較佳。 /办及 在本叙明，將氫（化）作為遞送氣體及稀釋氣體較佳，由 於包含大量H2的環境可承受大的熱梯度。卩此方式，在薄 膜沈積，程中’可將石英窗31 2及318及側壁314之溫度維 持在顯著低於基材丨〇〇溫度之溫度下。經由使窗3 1 2及^ ^ 8 及側壁3 1 4保持低溫，可實質上·降低在f及側壁上之薄膜 沈，^塗布。另外，經由降低在側壁314及窗312及318上 之薄膜沈積，可在需要清潔之前處理更多晶圓。 接下來，如方塊21 2所示，若須要，可將基材1〇〇退火。 可將基材100退火，以將經沈積的原位硼摻雜非晶形矽或 非晶形/多晶石夕膜轉變成低電阻的原位摻雜多晶矽膜。以 此方式，可在相當低的溫度下沈積非晶形矽膜，以改良薄 膜的階梯覆蓋率及確保完全的孔洞填充，及接著經由退火 而轉’ifc成低電阻的多晶石夕錯薄膜。可利用任何熟知的方法 及设備於使基材1 0 0退火。舉例來說，可使基材丨〇 〇在爐中 在氮/氧環境下，在大於或等於8〇〇°c之溫度下退火30分 鐘。或者，可使用在氮/氧環境中，在約丨〇〇〇乞之溫度下 )夬速熱退火（R T A )低於1 5秒。雖然使基材1 〇 〇退火需要額外
第17頁 42688ο 五、發明說明（13) 的步驟，但許多積體電路製程，諸如DRAM製程’需要後續 的退火以供其他用途用，諸如形成矽化物，因此可包含退 火步驟，而不會景> 響出料量。利用本發明之退火步驟可在 尚長徑比的開口中形成低電阻的原位硼摻雜多晶矽膜’而 不會生成空隙。 本發明之方法可在高沈積速率下（在6 〇 〇埃/分鐘_丨，2 〇 〇 埃/为鐘之間）以優異的階梯覆蓋率（高於90%)形成具高摻 雜劑密度（5x丨π - 4X1俨原子/立方公分），因此而具低 電阻率（低至1 _ 0微歐姆（m Ω )_公分）之高品質的原位硼摻 雜之多晶或非晶形矽膜。本發明能可靠地用於在高沈積速 率下填充在基材1〇〇中寬度低於〇· 28微米及長徑比大於2. Q 之開口’而不會在其中產生空P承。 在本發明之一具體實例中，系統控制器3 5 0包括硬 碟機（S己憶體352)、軟式磁碟機及處理器354。處理哭 單板電腦（SBC)、類比及數位輪入/輪出+ 入 /匕3 =益（stepper)馬達控制器板。CVD系統3〇〇之各種零 5 =義板、卡月籠（card cage) '及連接器尺寸和類= 凡赛杈組歐洲（Versa Modular Europeans)(VME) 之 VME標準亦^義具有16_位元f料匯流及“—位^ β 的匯流結構。 位址匯流 系統控制器3 5 0控制CVD機器的所有活動。 :丁系統控制軟n ’此軟體係儲存於電:賣媒二：器執 憶體，中之電腦程式。記憶體352為硬式」如記 。己ft肋_352亦可為其他種類的記憶體。電腦程'式包H旨\但
第〗8頁 426880 五、發明說明（14) 定時、氣體之混合物、室壓、室溫、燈泡功率值、晶座位 置、及特定製私之其他參數的指令組。當然，亦可使用其 他的電腦程式，諸如儲存於另一記憶體裝置，包括，例 如，軟式磁碟或其他另一適當磁碟機上之電腦程式於操作 控制益350 °使用輸入/輸出裝置356，諸如CRT監視器及 鍵盤，於作為使用者與控制器3 5 0之間的介面。 可使用儲存於記憶體352中’並由控制^35〇執行之電腦 程式產品於實行沈積薄膜之方法◦可以任何習知的電腦可 判讀程式語言撰寫電腦程式碼’其諸如，68〇〇〇組合語 言、C、C + +、Pascal、Fortran等等。使用習知的文件編 輯器將適當的程式碼輸入至單一樓案' 或多個槽宰中，並 儲存於或於電腦可使㈣體，諸如電腦⑽憶心統中且 體化。如以南階語言輸入文件碼，則將該碼編譯，缺後使 所得的編#碼與㈣編譯之梘f庫f式的目標瑪連結。為 執行連結的經編譯目標碼，系統使用者訴 = =憶體中，由此判讀及執:該， 碼’而進盯私式中所指示的工作。記憶 進行根據本發明之原位硼摻雜非s 儲存為 所需的方法參數，諸如反庫：或多晶妙膜之沈積 壓力。 在如反應物軋體流率及組合物、溫度及 圖3 B s兄明儲存印格q [ fj & , 二加工隐體3 5 2中之系統控制電腦裎式之階 次常式37°。； J馮進仃選疋製程組合所需之室組件的操
4 2 688 〇 - Ν*— _ ___ 五、發概明（15) ~~ " '— - 作。室組件次常式之例子為反應物氣體控制次常式372、 壓力控制次常式3 7 4及燈泡控制次常式3 7 6。熟悉技藝人士 當可谷易明白可視希望在製程室中進行何種製程，而 包含其他的至控制次常式。在操作中，室管理器次常式 3 7 0根據被執行的特定製程組合而選擇性地排程或呼叫製 程組件次常式《典型上，室管理器次常式3 7 〇包括監視各 種室組件’根據被執行之製程組合的方法參數決定需要操 作何種組件，及使室組件次常式反應監視及決定步驟而^ 行之步驟。 反應物氣體控制次常式3 7 2具有用於控制反應物氣體組 合物及流率的程式碼。反應物氣體控制次常式3 7 2控制安 全關斷閥的開啟/關閉位置，衣亦調升/調降質量流量控 制器337，以得到期望的氣體流率。反應物氣體控制次常 式3 7 2如同所有的室組件次常式，係由室管理器次常式3 7 〇 所主導’並自室管理器次常式接收與期望氣體流率相關的 方法麥數。典型上’反應物氣體控制次常式3 7 2係經由打 ，氣體供給管線，並重複地（丨）讀取必需的質量流量控制 器，U 1)將讀數與自室管理器次常式37〇收到的期望流率 作比較，及（1 1 1 )視需要調整氣體供給管線之流率而操 應物氣_制次常式372包括監視氣體流率 :::全速率’及編到不安全狀況時啟動安全關斷閥 之步驟。 調節節流閥的開口大小而 其係設定成相對於總製程 壓力控制次常式376包括經由 控制室3 1 9内之壓力的程式碼，
^S8Q_ 五 '發明說明（〗6) 氣體流量、制p — 而將室A 王至之大小、及排氣系統之泉送設定點塵力 連接至^工制於期望值。當壓力控制次常式3 74經由讀取 操作測量^ 或多個習知的壓力毫微米計（nanometers)而 較，自ί至31 9内之壓力時，其將測量值與標的壓力作比 分、及璇=於標的壓力的儲存壓力表得到ΡΙΙΚ比例、積 閥。或者分）值’並根據自壓力表得到的ρ I D值調整節流 或關閉至牲可將壓力控制次常式3 7 4撰寫成將節流閥開啟 燈泡抑特定開口大小，以將室31 9調整至期望壓力。 1 00之燈"为制次常式376包括用於控制提供給用於加熱基材 由室管理η326之功率的程式碼。燈泡控制次常式376亦係 度參數。次常式370所主導，並接收標的、或設定點溫 測量装f Α泡控制次常式376經*由測量指向晶座322之溫度 度作：私的電壓輸出而測量溫度，將測得溫度與設定點： 溫度。乂 ’亚增加或減小施給燈泡的功率，而得到設定點 因此，p ^ 之北Β 已成明可降低圓頂及襯裡塗布之沈積®朴你 非晶形或多晶薄膜之方法及裝置。積原位蝴摻雜

Claims (1)

  1. 4268 8 ο 六、申請專利範圍 1. 一種形成硼摻雜之非晶形或多晶矽膜之方法，該方 法包括下列步驟： 將反應物氣體混合物提供至沈積室内，該反應物氣體混 合物包括矽源氣體、硼源、及遞送氣體； 其中該反應物氣體混合物在該沈積室内之滯留時間係低 於或等於3. 0秒。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該遞送氣體係為 氫。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該反應物氣體混 合物在該室内之滯留時間係低於2. 0秒。 4 .如申請專利挑圍第2項之方法1其中該鼠氣係在大於 10 slm之速率下供應至該沈積室内。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其更包括在該室内產 生在10-50托爾（torr)之間之壓力之步驟。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該矽源氣體在該 沈積室内具有在1 - 5托爾之間之分壓。 7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該矽源氣體在該 沈積室内具有在1.5-2. 5托爾之間之分壓。 8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該硼源在該沈積 室内具有在0.005-0.05托爾之間之分壓。 9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該硼源在該沈積 室内具有在0.015-0. 025托爾之間之分壓。 10. 一種形成原位硼摻雜之非晶形或多晶矽膜之方法， 該方法包括下列步驟：
    第22頁 42688。 六、申請專利範圍 在沈積室内產生一壓力； 將基材加熱至一溫度； 使包含矽源氣體、二硼烷、及遞送氣體之反應物氣體混 合物流至該沈積室内； 及控制該反應物氣體混合物進入該室内之壓力、溫度、 及流率，以致該反應物氣體混合物在該室内具有低於或等 於3. 0秒之滯留時間。 11. 如申請專利範圍第1 0項之方法，其中該滯留時間係 低於或等於2. 0秒。 12. 如申請專利範圍第1 0項之方法，其中該反應物氣體 混合物之流量係大於或等於1 0 s 1 m。 13. 如申請專利範圍第1 0項之方法，其中該壓力係低於 或等於50托爾。 14. 如申請專利範圍第1 0項之方法，其中該遞送氣體係 為氫。 15. 如申請專利範圍第1 0項之方法，其中該溫度係大於 5 8 0。。。 16. 一種形成硼摻雜之非晶形或多晶矽膜之方法，該方 法包括下列步驟： 在沈積室内將基材加熱至在580-750 t之間之溫度； 在該沈積室内產生在10-50托爾之間之壓力； 將矽源氣體提供至該沈積室内，其中該矽源氣體具有在 1 - 5托爾之間之分壓； 將二硼烷提供至該沈積室内，其中該二硼烷在該沈積室
    第23頁 4 268 S r s, 六、申請專利範圍 内具有在0.005-0. 05托爾之間之分壓；及 將氫遞送氣體提供至該沈積室内，其中該氫遞送氣體在 該沈積室内具有在9 - 4 8托爾之間之分壓。 17. 如申請專利範圍第1 6項之方法，其中該壓力係在 1 0 - 5 0托爾之間。 18. 如申請專利範圍第1 7項之方法，其中該壓力係大約 為4 0托爾。 19. 如申請專利範圍第1 6項之方法，其_在大於1 〇 s 1 m 之速率下將氫供應至該沈積室内。 20. 如申請專利範圍第1 9項之方法，其中該氫氣之流率 係在1 0 - 1 5 s 1 m之間。 21. 如申請專利範圍第2 0項之方法，其中該氫氣之流率 係大約為1 2 s 1 m。 2 2. —種基材加工系統，包括： 位在室内，在基钟加工過程中抓住基材之基材夾持具； 將反應物氣體混合物引入至該室内，以在該基材上方沈 積一層之氣體傳送系統； 連接至氣體出口 ，以控制室壓之泵； 用於控制該氣體傳送系統及該泵之控制器； 連接至該控制器之記憶體，包括具有於其中具體化，以 引導該加工系統之操作之電腦可判讀程式的電腦可判讀媒 體，該電腦可判讀程式包括： 用於控制該氣體傳送系統，以將包含矽源氣體、硼源 氣體及遞送氣體之反應物氣體混合物引入至該室内，而在
    第24頁 4268 六、申請專利範圍 位在該基材夾持具上之基材 令，該指令在第一速率下將 控制該室壓’以致該反應物 3. 0秒之滯留時間。 2 3. —種基材加工系統， 位在室内，在基材加工過 將反應物氣體混合物引入 積一層之氣體傳送系統； 連接至氣體出σ ，以控制 用於控制該氣體傳送系統 連接至該控制器之記憶體 引導該加工系統之操作之電 體’該電腦可判讀程式包括 用於控制該氣體傳送系 氣體及遞送氣體之反應物氣 位在該基材夾持具上之基材 令，該指令在第一速率下將 控制該室壓’以致該反應物 秒之速度。 24. 一種基材加工系統， 位在室内’在基材加工過 將反應物氣體混合物引入 積一層之氣體傳送系統； 連接至氣體出口，以控制 上方沈積 該反應物 氣體混合 包括： 程中抓住 至該室内 室壓之泵 及該系之 ’包括具 腦可判讀 統，以將 體混合物 上方沈積 該反應物 氣體混合 包括： 程中抓住 至該室内 室壓之泵 原位蝴彳爹雜妙膜之指 氣體引入至該室内及 物具有低於或等於 基材之基材夾持具； ’以在該基材上方沈 控制器； 有於其中具體化以 程式的電腦可判讀媒 包含石夕源氣體、棚谓 引入至該室内，而： 原位蝴摻雜>5夕膜之才匕 氣體引入至該室内及 物具有至少4英对/ 基材之基材夾持且. ，以在該基材上方沈
    O:\60\605S2.PTD 第25頁 42688 Ο ,_ 六、申請專利範圍1 用於控制該氣體傳送系統及該泵之控制器； 連接至該控制器之記憶體，包括具有於其中具體化，以 引導該化學蒸氣沈積反應器系統之操作之電腦可判讀程式 的電腦可判讀媒體，該電腦可判讀程式包括： 用於控制該氣體傳送系統，以將包含矽源氣體、硼源 氣體及遞送氣體之反應物氣體混合物引入至該真空室内， 而在位在該基材夾持具上之基材上方沈積原位硼摻雜矽膜 之指令，該指令在第一速率下將該反應物氣體混合物引入 至該室内及控制該室壓，以致該反應物氣體混合物在該真 空室内具有低於5 0托爾之總壓，在1 - 5托爾之間之矽源氣 體分壓，及在0.005-0.05托爾之間之硼源氣體分壓。 25. 一種形成硼摻雜之非晶形或多晶矽膜之方法，該方 法包括下列步驟： 將反應物氣體混合物提供至沈積室内，該反應物氣體混 合物包括矽源氣體、硼源、及遞送氣體； 其中該反應物氣體混合物在該室内之速度係大於或等於 4英对/秒。
    第26頁
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