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)
- 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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