TW440904B - Method and apparatus for processing semiconductive wafers - Google Patents

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TW440904B
TW440904B TW089102740A TW89102740A TW440904B TW 440904 B TW440904 B TW 440904B TW 089102740 A TW089102740 A TW 089102740A TW 89102740 A TW89102740 A TW 89102740A TW 440904 B TW440904 B TW 440904B
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panel
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Shankar Venkataranan
Scott Hendrickson
Inna Shmurun
Son T Nguyen
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Applied Materials Inc
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Description

A7 B7 五、發明說明（ 發明領域·’ 本發明係有關於將士 士， ^ 大直徑半導體晶圓經製程處理成 為積體電路（及類似元件），^4.. arn ± ^ } 其中該晶圓經過一連串的製程 步驟，一個或多個上逑步鞞兔* , # 7鄉牽涉到藉由晶圓所處之混合氣 體所進行之化學反應方法γΑ 专知），而在每個晶圓之露出表 面上沉積一層或多層薄且妗—h 广 冷勻的二氧化矽（Sl〇2)絕緣層。
一常用之製程稱為次大梟仆斑h t 4 TM 礼化學氣相沉積（SACVD)TM。 發明背景： 將半導體Μ圓（如單晶矽薄板）進行製程處理為各種積 體電路（及類似元件）乃為習知。為此製造商提供世界各地 各種針對此用途之基台製造與設計。由於在建構時所需之 準確性及此類基台之操作要求，且由於為達成符合所製造 70件規格之高良率所要求的製程均勻度，使得該基台的建 造與操作顯為昂貴。因此極需要在一定的生產過貨量下儘 可能降低此類基台的成本與操作開销。 近來已有直徑為300公釐（〇3公尺）的半導體晶圓可 供積體電路製造者使用。相較於先前可得之2〇〇公釐（或 更小）晶圓’一 300公釐晶圓在產能上可有—倍以上的增 加潛力。因此從節省成本開銷的觀點上使用3 〇〇公釐晶圓 十分吸引人。 於（SACVD)TM製程步驟中，其中二氧化矽係為一絕緣 體沉積於晶圓上，反應氣體（習知如氦氣或氮氣中的有機 蒸氣及臭氧）分別在靠近其所要使用的地方混合一起，接 第2頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 裝--11!1 訂1111— ί-减’ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 440904 A7 --------B7—_____ 五、發明說明（） 著立刻導入~氣密式密封腔中。混合之氣體在一所需壓力 及流速下流進一腔中並藉由—幫浦連續自腔中排出。—晶 圓在反應氣體流經該晶圓之露出表面上時於一所需溫度 下（如2 00 C至800。(：之範圍）固持於腔中，以便在其上沉積 一層二氧化秒絕緣薄膜。由於沉積於晶圓上的二氧化矽層 在整個晶圓表面從中心到邊緣盡可能均勻一致，該反應氣 流應使得其組成氣體在沉積至晶圓上前充份混合，且該混
合氣體應以完美或接近完美的均勻度流經整個晶圓所露 出的表面Q 反應氣體的混合或氣流不均導致絕緣層（Si〇2)未能均 勻沉積於晶圓上《所產生的薄層則在某些地方比其他地方 厚或薄。當即使是很小的凸起或凹洞開始出現在一絕緣層 上時’該晶圓上所製造的積體電路（或其類似元件）會有缺 陷且因而成為廢物。然而，由於晶圓面積越做越大（如從 直徑200公釐變成直徑3〇〇公釐或更大），要使更大量之 反應机體的混合與氣流分佈達成絕對均勻度也越來越困 難。因此’在實際情況下，用於進行2〇〇公釐晶圓製程的 製程設備不可能只在體積容量上放大成足以處理3 〇 〇公釐 的大小而仍可以製造出零或幾近零缺陷的積體電路。該設 備需有實質上修改。本發明之一方面對此大直徑晶圓（如 300公楚）製程腔須達成均勻製程的問題提供一有效且經 濟的解決辨法》 之前’當晶圓直徑小很多，曾有將兩個晶圓製程腔體 合併為單件式基台的嘗試。如此，某些基台元件如外殼、 第3肓 本紙張尺度剌+ @ ®家標準（CNS〉A4規格(½ χ 297公楚） -----U---L.---裝--------訂---------气 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 440904 A7 _—-------B7_______ 五、發明說明（） 平台、氣體供應、控制電路等可共同使用。提供此雙腔體 基台可因而提供更快的生產過貨量且實質上節省成本開 銷。但均勻製程的問題’如上所述，與其他因素排除雙腔 體基c»對3〇〇公變晶圓的適用性。本發明之其他方面可使 雙腔體設備可同時對兩晶圓進行製程處理a 發明目的及概$ : 根據本發明之一目的，本發明提供一種方法用以混合 兩種分開之氣體流，其須一起反應，且接著快速地使該等 氣體流進晶圓製程腔，以使該等反應氣體在腔體中的大直 徑半導體晶圓上產生一高度均勻之二氧化矽絕緣層。該晶 圓置於一腔内的加熱元件上，且在該腔體之腔壁受環繞及 於其中的冷卻流體冷卻而保持在低很多的溫度下時維持 在一適當的高溫。 為使各別氣流中的氣體達到立即且密切的混合，將一 氣流以一切線方向注入一具有小垂直腔的混合區中，而另 一氣流則以另一相對切線方向注入該腔中。此會在該兩氣 流進入腔體時造成兩氣流劇烈的攪動與混合。此已混合之 反應氣體連續自混合腔中流出’向下經過數個多孔式氣體 分散板，其均勻地將氣體分散成一高度均勻混合氣體流過 一較晶圓面積稍大的區域°該等分散板經特別構形並相對 其他盤、該混合腔及一晶圓固接以獲得具有所需之高均勻 度的氣流。該反應氣體向下流至並流過該晶圓之一露出之 上表面上方並自該腔體的底部由真空幫浦排出。在該晶圓 第4頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -I. Λ n n I 一6'* a 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、 Λ · r〜…：d Α7 ------______ 五、發縣明（） ''" 上沉積:具所需厚度（及實際上具完美均勻度）之絕緣層 後該圓以—自動機制（習知）自腔中移出並將清洗氣體 打入这腔中。該清洗氣體通過該混合腔、該氣體分散板及 向下流^並視出該腔體。由先前形成一絕緣層的—個或數 個製紅步驟所留下的化學殘留可因而自腔體中的通道腔 壁上除去，而基台因此可準備進行另一個晶圓製程步驟。 從一製程方面來看，本發明係有關於一種方法，其利 用化學氣相沉積自一反應氣體混合物在一半導體晶圓之 表面形成厚度均勻的一層。此方法包括以下步驟：將來自 不Π的弟與第一氣體流在靠近預定沉積厚度均勻之一 層的丰導體晶圓上形成像旋渦之旋流氣體混合物；並自該 氣體混合物形成—均勻之反應氣體混合物：及使該混合之 反應氣體流過並流至該晶圓之表面以在該半導體晶圓表 面上形成厚度均勻的一層。 由一設備方面來看，本發明係有關於用以在一半導體 晶圓上自反應氣體形成厚度均勻之一層。該設備包括一外 殼’其中定義一腔，其經構形以在製程進行時包括一半導 體晶圓及一定義一氣體混合腔體的混合區。該混合腔體的 一第一入口以—切線進入該混合腔體的方向承接—第一 反應氣體。該混合腔體的一第二入口以一相反的切線進入 該混合腔體方向承接一第二反應氣體，以便流經該第一與 第二入口的氣體旋渦式環繞並混合於該腔體中。一混合腔 的出口位於靠近該半導體晶圓的地方。本設備的一較佳實 施例更包括擋盤及嘖灑頭，該喷灑頭包括第—與第二分散 第5頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> i I -I I I--訂------^ 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 板，每個分散板具有數個貫穿的孔洞，該第—分散板並無 一孔置其中央。該第一分散板上之多孔係位於靠近該混合 腔體出口的位置並位於靠近該第二分散板的位置。該第二 分散板具有出口於靠近該半導體晶圓之表面處，以便在該 半導體晶圓的表面形成厚度均勻之—層。 本發明藉由以下配合圖示與申請專利範圍之更詳細 敘述可獲得較佳了解。 圖式簡單說明： 第1圖為根據本發明之雙腔體大直徑晶圓製程設備之透視 圖，其有部份省去； 第2圖為根據本發明之氣體合區的深入透视圖； 第3圖為混合區的中心部份截面圖，其顯示一氣體混合腔 及連接其上的不同反應氣體進氣管線； 第4圖為第1圖中的設備之部份截面圖，顯示一混合區與 各別的氣體分散板組連接至蓋之底面，並顯示其上 有一晶圓之一加熱總成以在該設備之一腔中進行 製程處理。 第5圖為第4圖中之上氣體分散板的一平面圖； 第6圖為第4圖中之下氣體分散板的一平面圖； 第7圖為一通過第6圖之盤中央的孔洞之放大垂直截面 圖。 第6頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNSXA4規格（210x297公爱） {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂---------f. B7 五、發明說明（） 選_號對照說明： 10 設 備 12 外 般 14 蓋 總 成 16 平 板 18 蓋 框 板 2〇， 22 氣 體混 合 24、 26 清洗氣體供應管線3 0、 32 反 應氣 體 3 7 上 部 份 38 下 部 份 36 共 同 供應管線 40 中 空 短 柱 42 0 型 環 44 柱 狀 部 件 46 主 轴 50 平 整 面 52、 56 > 58 孔 55 開 口 44 ' 64 壁 65 氣 體 混 合腔 66 ' 68 切口 70、 72 内 部通 道 81 孔 洞 80 氣 體 分散擋 板 82 氣 體 分散面板 83 孔 洞 84 加 熱 總成 85 中 央 孔 洞 86 加 4k *、·、 板 88 凸 緣 90 上 撐 指 96 內 徑 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明詳細説明： 經由位於外殼1 2後端之水平細缝（未示）插 現參考第1圖，其顯示枢據本發明之設備1〇。設備 10可有效進行半導體晶圓之製程處理，且也栝—腔外殼 12(部份顯示），其具有兩個腔體（未示）、一蓋總成14及— 平板叫部份未示）包括一自動機制（未示）。此機制將晶圓 入相對腔中，並 第7頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 440904 修正 經濟部智慧財產局員工消费合作杜印製 Α7 Β7 五、發明說明（） 在製程步驟完成後移出晶®。如此的機制為習知因此不在 此贅述。 該蓋總成14包括一蓋框板1 8、氣體混合區20及22、 一清洗氣體供應管線24及一類似清洗氣體供應管線26、 一反應氣體供應導管30及一類似反應氣體供應導管32。 該蓋總成14係於34沿其後端以鉸鍊固定至外殼12上， 其以實線顯示關閉位置並以虚線顯示其開起位置’並在關 閉時（下位置）提供外殼内之該腔（未示）的兩分離晶圏處理 腔體一氣密式密閉。 每個氣體混合區20及22中心垂直於外殼12内之各 別腔體上。該區20於其頂部連接至該氣醴管線24 ’其提 供（需要時）一清洗氣流（如離子化NF3)至該混合區20中並 自此提供至蓋總成14下之對應腔體中。一類似清洗管線 26係連接至該區22的頂部β氣體管線24及26的另一端 連接一起至一共同供應管線36 ’其連接至一離子化氣禮源 (未示氣體導管30及32分別連接至混合區20及22’ 並各供應兩種不同的反應氣體。在每個導管30及32中有 一對各別氣體管線（未示）其供應未昆合之氣體至每個區 20及22，將在以下簡短說明。導管30及32的另一端（及 其個別内部氣體管線）係連接至氣體源（未示）° 參考第2圖，顯示氣體混合區（即區20)之—深入透祝 圖。應了解另一區（即區22)實質相同而為一鏡像。該區20 包括一頂上部份37，一下部份38其具有一較低、中空极 柱40、一 0型環42及一柱狀部件44。當部价37與38沿 第8頁 本紙張尺度適用令届國家標準（CNSM4規格（210 X 297公S ) ί :----·----裝-----I--訂 ---- I I (請先閲讀貧面之注意事項再填寫本頁) 4 Ο 9 Ο 4 Α7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Β7_五、發明說明（） 一垂直主軸46组合時後者會沒入該下部份3 8，以下將會 簡短說明。 如可由第2圖所見，該混合區20的頂上部份3 7據有 一平整面50其與該清洗氣體管線24(此處未示但示於第1 圖）的一端吻合。面50上的一孔52提供至頂上部份37中 一内部通道（此處未示）的入口，以便使清洗氣體可進入混 合區，如一箭頭5 4所示，並向下沿軸4 6流入並流過設備 1 0之相對晶圓製程腔。該混合區2 0之下部份具有一開口 55其與該氣體導管3 0(此處未示但示於第1圖）的一端吻 合。於下部份38之開口 55中的一第一孔56及第二孔58 提供至下部份38中不同内部通道（此處未示）的入口。由氣 體導管3 0中之不同氣體管線所供應之混合氣體流入該等 孔56及58，如各別之箭頭60及62所示。 仍舊參考第2圖，部件44具有垂直柱狀壁64，及一 中心氣體混合腔65沿柱46為中心。靠近部件44的下端， 在相對的兩邊有一第一壁切口 66與一第二壁切口 68。每 個凹槽提供-切線開口穿透壁64至該氣體混合腔體65 中_。各別的反應氣體流（以箭頭60及62 )以切線方向流經 這些切口並進入腔體6 5，於其中該氣體劇烈混合一起。該 混合氣體接著立即向下流經中空短柱40如箭頭69所示。 參考第3圖，顯示現在已組合之混合區2 0的嵌合柱 狀部件44之截面圖。一反應氣體流，以箭頭60標示，沿 一内部通道70，其使此氣流在其以切線方向流過部件44 内之切口 66(亦參考第2圖）至腔體65前反轉。另一反應 第9頁 n n I ϋ n ϋ It n n , n n n .^1 )eJI ϋ n n I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
經濟部智慧財產局具工消t合作社印製 五、發明說明（） 氣體流，以箭頭62顯示，沿一短内部通道72並以相反於 該第一氣體流的方向切線流過切口 68至腔體65 ^此產生 兩氣體流之劇烈旋渦式混合與攪動，其在混合後隨即向下 流經中空短柱40，如同於第2圖中箭頭69所示β 參考第4圖，顯示設備ί〇之一部份截面圈。其中顯 示一蓋框部份18、混合區20及其部件（亦參考第2圖）、 氣體管線24及氣禮導管30，如先前所加以敘述β第4圖 亦顯示穿有孔洞81之一第一氣體分散（擋）板80、一第二 氣體分散（面）板（喷灑頭）82、其穿有孔洞83及中央孔润 85、一加熱總成84及一大直徑半導體晶圓w置於加熱總 成84之頂面。擋板80及面板（喷灑頭）82共同作為一裝置 以使高度均勻之反應氣體混合物向下流至晶圓W，之後會 再進一步說明。應注意到兩面板8 2在第1圖中以虛線（開 蓋）繪出，設備10中的兩個腔體（未示）各有其對應的面板 82(及噴灑頭）。 如第4圖所示，該擋板80及面板82藉由適當的裝置 (不另加描述）連接至蓋框18之底面，並以垂直軸46為中 心。晶圓W自動由一環繞於緊靠晶圓W之加熱面86邊緣 的傾斜凸緣88中心對準於軸46上。該加熱總成84係位 於一「上」位置，如此該晶圓W在製程中適當緊密固持在 面板82下。在完成一預定製程步驟後，該加熱總成移至 一「下」位置，如箭頭89所示（藉由一未示之機制），以便 該晶圓 W可從腔體中移出並插入另一晶圓。該加熱總成 84具有三個或以上的上撐指 9〇(圖中僅顧示兩個）於經® »10頁 本紙張尺度適用中困國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先M讀背面之注意y項再填寫本買) 裝 ^|> an n a^i I ϋ It If I I . 五、發明說明（ A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印絮 下方’其自「下」位置撐起（其機制未示）以將晶圓w自加 熱板86上撐起餅使其能以前述之方式輕易地自腔體移 出。 反應氣體在腔體65混合一起後，如同箭頭69所示向 下流並由擒板8〇及其孔洞81先分佈在晶圓w所定義的區 域上。該面板82其較擋板80具有更多數量之孔洞83接 著進一步分佈該反應氣體至一均勻混合氣體，向下流至一 晶圓之露出上表面。流動的反應氣體藉由一幫浦（未示）自 各別腔之較低部份排出。每個腔的腔壁及蓋總成14及蓋 框18藉由冷卻液體流經未示之管路與通道以維持在一較 低於加熱總成與晶圓W的溫度。 參考第5圖，顯示一擋板80及其上之孔洞8丨的平面 圖（亦參考第4圖該孔洞8 1在此僅以圖形示意說明但實 際上其係以一特定圖樣的同心圓安排，根據本發明之一方 面。該擋板80具有一零（0)指標顯示於92，針對其該孔洞 S1可作為參考。以下的表1提供本發明設計用於3〇〇公釐 晶圓w製程之設備一特定實施例中擋板8〇每圈孔洞81 的半徑與角度位置及數S。該孔洞81之直徑大約為28密 耳（千分之一吋）穿透擋板8〇，其大概為〇3吋厚。總共大 概有13 10個孔洞8卜但擋板80中央並無孔洞。在一說明 實施例中該孔洞的安排係以沿2 8同心圓等距安排，其直 徑係以吋為單位。 第11頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） (請先閱讀背面之注^^項再填寫本頁) 裝- !1!1 訂 i 丨！ _!*4t 440904 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明說明（） 孔洞圖樣表1 圈號直徑（吋）孔洞數量 從參照指標〇順時針角度差 1 0.750 8 22.50 2 1.250 8 0 3 1.500 7 6.00 4 1.750 8 0 5 2.000 9 10.00 6 2.250 11 0 7 2.500 11 16.50 8 2.750 14 6.00 9 3.050 17 10.50 10 3.350 19 0 11 3.650 20 9.00 12 3.950 26 0 13 4.350 33 5.50 14 4.7 50 36 4.00 15 5.150 38 5.00 16 5.550 44 0 17 6.000 5 1 2.00 18 6.450 54 0 19 6.900 58 3.00 20 7.350 62 0 21 7.850 73 5.00 22 8.350 78 0 第12頁 (請先閱讀背面之it意事項再填寫本頁) til ί.. 裝---·---丨—訂---- n I— n >^1 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 4 0 9 0 Α7 Β7 五、發明說明（） 23 8.850 82 2.00 24 9.350 8 7 0 25 9.900 101 3.00 26 10.450 107 0 27 11.000 124 5.00 28 1 1.550 130 0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 參考第6圖’顯示~面板82及孔洞83及穿過之中央 孔洞85的平面圖（亦參考第4圖）。孔洞83(及孔洞85)在 此僅以圖形示意說明但實際上其係以一持定圖樣的同心 圓安排’同樣係根據本發明之一方面。該面板82具有一 零（〇)指標顯示於9 3 ’針對其該孔洞8 3可作為參考。此指 標93與擋板80之指標92在面板82與擋板80組合一起 於蓋框18下時相互對齊（第4圖）。接下來的表2提供本發 明設計用於300公釐晶圓W製程之設備一特定實施例中面 板82每圏孔洞83的半徑與角度位置及數0。該孔洞83 之直徑大約為28密耳（千分之一吋）穿透面板82，其大概 為0.6吋厚。總共大概有7 3 5 0個孔洞8 3。中央孔洞8 5 (直 徑較小）通過面板82的中央並與垂直軸46對齊。孔洞83 及中央孔洞8 5係以沿5 0同心圓等距安排（包括圓心），其 直徑係以付為單位。孔洞83及中央孔洞85在其下將更詳 細敘述。 第13頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） A7 B7 五、發明說明（) 孔洞圖樣表2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圈號 直徑（叶） 孔洞數量 從參照指標0順 1 中心 1 0 2 0.250 6 0 3 0.500 12 5 4 0.750 18 0 5 1.000 24 10 6 1.250 30 0 7 1.500 36 3 8 1.750 42 0 9 2.000 48 1 10 2.250 54 0 11 2.500 60 1 12 2.750 66 0 11 2.500 60 1 13 3.000 72 0 14 3.250 78 1 15 3.500 84 1 16 3.750 90 0 17 4.000 95 1 18 4.250 102 0 19 4.500 108 2 20 4.750 1 14 0 21 5.000 120 1 第14頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----訂----- ^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 22 5.250 126 0 23 5.500 132 1 24 5.750 138 0 25 6.000 144 2 26 6.250 150 0 27 6.5 00 156 1 28 6.750 162 0 2 9 7.000 168 2 30 7.250 174 0 31 7.500 180 1 32 7.750 186 0 33 8.000 192 1 34 8.250 198 0 35 8.500 204 2 36 8.750 210 0 3 7 9.000 216 0 38 9.250 222 0 39 9.500 228 1 40 9.750 234 0 41 10.000 240 2 42 10.250 246 0 43 10.500 252 1 44 10.750 255 0 45 1 1.000 264 2 第15貰 (請先閱讀背面之沒意ί項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐〉 4 40 90 4 A7 B7 五、發明說明（ 46 1 1.250 270 0 47 11.500 276 1 48 11.750 282 0 49 12.000 288 1 50 12.250 294 0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 應注意到表2中最後兩圏之孔洞，標號49及50些許 超過該晶圓W之直徑邊緣。此舉確保即使在超過此晶圊邊 緣亦能有均勻的反應氣體，並對於藉由此反應氣體沉積高 度均勾絕緣層相當重要。在此實施例中，一晶圓W在製程 中固持在約低於面板82底部50密耳的位置。 現參考第7圖*顯示一從面板82之中心部份切過之 中心孔洞85詳細截面圖。孔洞85之上部份於95處具有 一第一直徑内徑延伸穿過板82之大部份但非全部《該孔 洞85的第二部份具有一第二直徑内徑96穿過板82剩下 厚度。該第一内徑直徑大於該第二内徑之直徑。孔洞85 之軸與垂直軸46吻合。孔洞85之較小内# 96置於面板 82之較低部份正好在晶圓W的上方（見第4圖）。於此實施 例中’該中央孔洞的較小内徑96的直徑约23密耳，而較 大内徑96的直徑其兩倍。較小内徑96穿透延伸至板82 約0.1吋厚之深度，該板82的總厚度約〇·6吋。面板82 的孔洞83在形狀上與中央孔洞83類似，但孔洞83之較 小内徑的直徑較中央孔洞85之内徑96稍大（如约28密 耳）。此雙直徑且呈些許漏斗形狀之孔洞8 3及中央孔洞8 5 第16頁 本紙拖尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) i I 丨 I 丨—丨訂-------I -. 440904 A7 B7 五、發明說明（） 可確保形狀高準確度及孔洞位置的正確性，而此準確度亦 有助於獲得實際具有完美均勻度的絕緣層沉積於晶圓W 上。使中央孔洞85的較小内徑96直徑稍小於相對應的孔 洞83的較小内徑直徑（如23密耳對28密耳）可進—步助於 獲得整片晶圓W在不同直徑處均有高均勻性的絕緣廣。 以上之敛述僅為說明而非侷限本發明之範圍。對熟此 技藝者，在不偏離如同以下申請專利範圍所述本發明之精 神或範圍下’對本發明之方法或設備進行任何改變均屬本 發明之範疇。例如’本發明並不限定對兩晶圓w同時進行 製程處理或只限定於300公釐直徑晶圓製程。同時穿透氣 體分散板上的孔洞之數量、形狀及大小亦可稍做修正以配 合晶圓製程條件的些許差異。此外，氣體混合區的確實大 小與形狀可進行某些程度的修改以配合此類製程條件的 變動。 <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) * n n I I ^OJ β-i .^1
a— I 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 第17頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. C8 m 申請專釗範圍
    利用化學氣相沉積自一 之表面形成厚度均勻的 1 · 一種 一半導 包括以 將來自不同的第一與第二氣體流在|^^\預定沉積\w·. 厚度均勻之一層的半導體晶圓上形成像旋媧之旋流氣 體混合物；及 自該氣體混合物形成一均勻之反應氣體混合物；及 使該團混合之反應氣體流過並流至該晶圓之表面 以在該半導體晶圓表面上形成厚度均句的一層。
    體混合物在 該方法至少 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 我.__I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2.如申請專利範圍第1項所述之方法，其更包括使該混合 氣體在經由至少一氣體分散板混合後快速流動，該氣體 分散板具有數個貫穿於其上之孔洞圖樣且其面積大致與 半導體晶圓面積相同並位於靠近該半導體晶圓之表面 處。 3 .如申請專利範圍第1項所述之方法，其更包括以下步 驟： 使該混合氣體在經由一第一氣體分散板混合後快 速流動，該第一氣體分散板具有數個貫穿於其上之孔洞 之圖樣並位於靠近一第二氣體分散板處；及 在該混合氣體通過該第一氣體分散板後流過一第 二氣體分散板，其具有數個貫穿於其上之孔洞之圖樣且 其面積大致與半導體晶圓面積相同並位於靠近該半導 訂---------線 本紙張瓦度適用申國國家標準（CNS)A.l規格（210 & 297公釐） 440904 經-部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 HH Cb 1)8 六、申請專利範圍 體晶圓之表面處，該第一及第二氣體分散板係準確的相 互參照以使一均勻的反應氣體混合物離開該第二氣體 分散板並流過並流至半導體晶圓表面並在該半導體晶 圓之表面上形成一均勻層a 4, 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該形成層為二 氧化矽且其係以次大氣化學氣相沉積形成。 5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該第一氣禮包 括一有機蒸氣於一氣體如氦氣或氮氣，且該第二氣體流 包括臭氧。 6‘如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該二氡化碎層 之形成於一腔中完成，並接在該形成步驟之後，利用— 清洗氣體如離子化NF3對該腔進行清洗以除去該反應氣 體的化學殘留。 7.—種用以在一半導體晶圓上自反應氣體形成厚度均勻之 一層的設備，該設備至少包括： 一外殼，其中定義一腔，其經構形以在製程進行時 包括一半導體晶圓； 一混合區其具有一氣體混合腔體： 一混合腔體之第一入口，其以一切線進入該混合腔 體的方向承接一第一反應氣體； 第19頁 本紙張义度適用中國國家標準（CNS)A‘l規格（21CU 297公t ----ί----- I----I I ^ ---------1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 440904 AS Bh Cb I )8 六、申請專利範圍 —第二入口’其以一相反的切線進入該混合腔體方 向承接一第二反應氣體，以便流經該第一與第二入口的 氣體旋渦式環繞並混合於該腔體中。 8. 如申請專利範囷第7項所述之設備，更包括： 第一與第二分散板，每個分散板具有數個貫穿的孔 洞’該第一分散板並無一孔置其中央； 該第一分散板上之多孔係位於靠近該混合腔體出 口的位置並位於靠近該第二分散板的位置； 該第二分散板具有出口於靠近該半導體晶圓之.表 面處’以便在該半導體晶圓的表面形成厚度均勻之一 層。 9. —種用以在一半導體晶圓上自反應氣體形成厚度均勾之 一層的設備’該設備至少包括： 一外殼，其中定義一腔，其經構形以在製程進行 時包括一半導體晶圓； 一蓋框於外殼之頂端，用以與外殼環繞該腔形成 一氣閉式密封； 一加熱總成於該外殼腔中，用以固持—中心對準 一垂直軸的晶圓並在製程時維持其溫度高於室溫； 一混合區附接於該蓋框上並具有一氣體混合腔體 大致與中央軸對齊； 一第一反應氣體供應源以一切線進入該混合腔體 第20頁 本紙張尺度適用中國_家標準（CKS)A.i規格（2ΐ〇χ 297公髮） --I I------t----Η衣-------訂---- - ----線 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Ο Λ ΛΗ ΒΒ CM ί)Β 申請專利範圍 的方向連接至該混合腔體的第一入口； 一第二反應氣體供應源’其以一相反的切線進入該 混合腔體方向連接至該混合腔體的一第二入口’以便流 經該第一與第二入口的氣體旋渦式環繞並立即混合於 該腔體中； 氣體分佈裝置，具有至少一面積大約與一晶圓面 積相同的穿孔分散板；及 一幫浦用以將氣體自混合腔體’向下經過該氣體 分佈裝置，並從該腔排出。 ίο.如申請專利範圍第9項所述之設備，其中該氣體分佈 裝置包括一檔板及一面板鄰近置放且相互參照，該推板 具有貫穿而過之孔洞但無一中央孔洞，該面板具有貫穿 而過之孔洞包括沿一垂直轴與該晶圓及氣體混合腔體中 心對齊的一中央孔洞，以便使直徑為3 0 〇公釐大之半導 體晶圓之表面形成厚度均勻的薄層。 1 1 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之設備，其中該擋板上 孔洞的直徑約為2 8密耳，而該面板的中心孔洞之直徑約 為2 3密耳’而其餘孔洞的直徑约為2 8密耳，該面板中 的孔洞形狀略成露斗狀。 1 2 ·如申請專利範園第η項所述之設備，其中該擋板的 孔洞照表一所預定的圖樣安徘’而該面板的孔洞照表二 第21頁 私紙張尺度巾i財標準（CNS)A4規格ΤΠόχ f AiT <請先閲讀背面之ii意事項再填寫本頁) 訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印裂 Ah' H8 C：B 1)8六、申請專利範圍 所預定的圖樣安排。 1 3 . —種對一直徑為3 00公釐大之半導體晶圓進行製程處 理之設備，以利用次大氣化學氣相沉積自一反應氣體混 合物在一半導體晶圓表面形成厚度均勻的一層二氧化矽 層，該設備至少包括： 一外殼，包覆一用以進行此晶圓製程之腔； 一蓋框總成，用以與外殼環繞該腔形成一氣閉式 密封； 一加熱總成於該外殼腔中，用以固持一中心對準 一垂直軸的晶圓在·-適當位置並維持一較高製程溫 度； 一混合區附接於該蓋框上並具有一氣體混合腔體 對齊垂直軸並開口至該晶圓腔； 一第一反應氣體供應管線以將一第一氣體至該混 合腔體中； 一第二反應氣體供應管線以將一第二氣體至該混 合腔體中； 一穿洞之擋板附接於該蓋總成的底面正好於該氣 體混合腔的下方，該擋板涵蓋於約與該半導體晶圓表 面一樣大小的面積； 一穿洞之面板附接於該蓋總成的底面鄰近該擋板 之下方，該面板將反應氣體均句混合物分散至一較大 於一晶圓的面積，該擋板與該面板相互參照及參照該 第22頁 ------^---V.---^·1------訂·--------線 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張又度通用申國國家標準（CN:S)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 τ、申請專利範圍 垂直軸，該擋板具貫穿而過之孔洞但無-中央孔洞，而 該面板具有貫穿而過之孔洞包括沿一垂直軸與該晶圓 及氣體混合腔體十心對齊的一中央孔洞，該擋板與面板 上的孔洞以一預定的圖樣安排在該丰導體晶圓之表面 上沉積一厚度均勻的二氧化矽層。 14.如申請專利範圍第1 3項所述之設備，其中該第一反 應氣體管線以一切線連接至該混合腔體的一邊而一第 二反應氣體供應管線以相反於第一管線的切線方向連 接至該混合腔體的相對一邊，以便注入該腔體之反應 氣體呈旋渦式環繞並充份混合一起。 1 5 .如申請專利範圍第1 3項所述之設備，其中該擋板的 孔洞照表一所預定的圖樣安排，而該面板的孔洞照表二 所預定的圖樣安排，而該面板的中心孔洞之直徑约為23 密耳，而其餘孔洞及擋板上孔洞的的直徑約為2 8密耳。 1 6.如申請專利範圍第I 5項所述之設備，其更包括一清 洗氣體供應管線附接至該氣體混合腔體的上部份，以將 清洗氣體經由該混合腔體、擋板、面板及晶圓腔在晶圓 製成完畢後將反應氣體的化學殘留移去。 1 7. —種同時對兩半導體晶圓進行製程處理的設備，其各 具有300公釐之大直徑，以藉由次大氣化學氣相沉積自 第23Χ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • tr _ 展.--- 訂---------線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)Al規格（210 X 297公S >
    六 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 曱請專利範園 —反應氣體混合物在各別之半導體晶圓表面上施加一厚 度均勻的二氧化矽層，該設備至少包括： 一外殼’包覆一用以造行此晶圓製程腔之一第一 與—第二腔體，每個腔體各具有一各別垂直軸： 一蓋框總成’用以與外殼一起在每個該腔體形成 一氣閉式密封； 第一與第二加熱總成，各個加熱總成於該外殼腔 中，用以固持一中心對準—垂直軸的晶圓在一適當位 置並維持一較高製程溫度； 一第一與第二混合區附接於該蓋框上，每個混合 區具有一氣體混合腔體對齊垂直軸並開口至該晶圓 腔； 一第一反應氣體供應管線以將一第一氣體至各個 效混合腔體中，及一第二反應氣體供應管線以將一第 二氣體至各個混合腔體中，該第一反應氣體管線以一 切線連接在各個混合腔體的一邊而一第二反應氣體供 應管線以相反於第一管線的切線方向連接在各個混合 腔體的相對一邊，以便注入該腔體之反應氣體呈旋渦式 環繞並立即充份混合一起； 一第一與第二穿洞之擋板附接於該蓋總成的底面 正好於各個氣體混合腔的下方，各個擋板將流自〜_ 應混合腔體之混合反應氣體分散成約輿一晶圓面積大 小一樣的面積；及 —第一與第二穿洞之面板附接於該蓋總成的底面 第:U育 本紙張尺度洎用中國國家標準（CRS)Al覘格（210 X 297^7 {請先閱讀背面之注音W事項再填寫本頁) (I br . 歧---- J11 ---------線 I II. 440904 g CS ------ 1)8 M -----—----—— 六、申請專利範圍 鄰近對應之擋板下方，各個面板將反應氣體之均勻混 合物分散成一較大於~晶圓的面積，一對應之擋板與 面板相互參照及參照~對應之垂直軸，每個擋板具數 個貫穿而過之孔洞但無—中央孔洞，而每個面板具有 一中央孔洞及數個貫穿而過之孔洞’該擋板與面板上 的孔洞以一預定的圖樣安排，以在每個進行製程的半 導體晶圓表面上沉積—厚度均勻的二氧化矽層β 18.如申請專利範圍第I?項所述之設備，其中每個精板 的孔洞根據表一所預定的圖樣安排，而該面板的孔洞报 據表二所預定的圖樣安排，而該面板的中心孔洞之直徑 約為23密耳，而其餘孔洞及擋板上孔洞的的直徑约為 28密耳。 1 9.如申請專利範圍第i 8項所述之設備，其更結合—& 洗氣體供應管線附接至每個氣體混合腔體的上部份， 將清洗氣體經由各別混合腔體、擋板、面板及晶圓腔在 晶圓製成冗畢後將反應氣體的化學殘留移去。 — — — — — — Γιιίι—我· I I I I I I — 訂- — — 111 — —- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧蚵產局員Η消費合作祍印製 第25貫 本紙張尺度適用中國國家標準規格U1〇 χ 297公釐）
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