TW462994B - Process for layer production on a surface - Google Patents

Description

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A 明 説明發 五 半 個 在 多 是 要 其 需 尤 生 , 產 程 體 製 導 之 半 造 體 製 積 層 。是 成程其 上製尤 面之 ， 表造造 在製製 於曆之 關成品 係上產 明面體 發表導 本體半 導 料 用 材 常 造 最 製 層 上 造 面 製 表 中 之 其 品 ， 產。造 體色製 導角之 半之層 在要料. ，重材 序 I 於 順有利 成負有 合驟程 之步製 驟造多 步製許 別的有 各層 本面 VD基表 C , I ί 之品 法VD產 積α體 ®之¥ 學Η熱 b製加 彳 fe 力 Μ ^ 0 其 — 通^ ^ ^ ,ac氣 積®程& T ^二的 為積選 程沈所 製相將 之氣為 到學理 化 原上 之在 體而 氣 ， 程曆 製之 ，要 面想 方生 1 產 某物 在應 -反 層得 之使 要 -想上 積面 沈表 上熱 其在 在生 算發 打應 ，反 ，應 成反 完將 式後 方然 之 ， 壓中 低之 以室 常應 。通反 體積人 氣沈放 留相品 殘氣產 走學體 移化導 須之半 必中之 ，室理 面應處 方反要 一 在將 另 先 製而 ，應 口反 人之 1瞪 ΟΉα HfiQ 氧氣 個程 多製 許由 或經 個後 一 然 噱 根品 ，產 度體 溫導 之半 定到 預應 到供 熱體 加氣 室程 室 應 反 之 曆 生 產 可 到 入 。 放 室品 應產 反體 出導 抽半 Εί 的 體新 氣一 留將 殘在 的琨 生若 產 (請先閱讀背面之注意事項再填窝本瓦) —Ή.

'IT 經濟部中央標準扃負工消費合作社印製 室的 應體 反氣 入程 侵製 體之 氣層 性生 蝕產 侵於 之用 程是 製Μ 之可 層體 一 氣 前性 自蝕 來侵 有此 常 ， 刖題 ，問 中的 氣到 性害 蝕傷 侵而 此應 , 反 1杓 SH 氣要 留需 殘不 之成 生造 產上 所面 應表 反的 體品 氣產 程體 製導 或半 物在 留會 殘體 之 中 體 氣 程 " 作 當 f6 用 使 中 品 產 之 層 。$ 品在 產 * 體如 導例 半 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 娌濟部中央標準局貝工消費合作社印製 4 6299 4 A7 B7 五、發明説明（> ) 一，但是，若W F6與用以當作在矽和鎢之間的接觸區和位 ' 隖層之T i / T i N層的表面接觸，則w f6和鈦會發生不需要 反應： WF6 +Ti-> W + TiFx ^ 此種w f6和鈦的反應會破壞τ i / τ i η層或損害電特性（例 如，接觸電姐），因此會危害半導體產品的功能，此外， 若wf6與矽表面接觸，則會發生傷害矽表面之不需要的 反應： 2WFe + 3Si^ 2W + 3SiP4 ° ' 因此，本發明之目的為揭示一種產生層之製程，可防 止侵蝕性氣體對表面之傷害。 此目的係根據獨立之申請專利範圍第〗項的製程來完 成，本發明其他的優選實施洌，解釋和外觀則可由申請 専利範圍各附屬項，敘述和附圖中得知。 根據本發明，用Μ在表面上產生層之製程可用在將表 面加熱到預定之溫度，而且至少有一第一氣體和至少有 一與第一氣體反應之第二氣體供應到用於曆沈積之加熱 表面，其中在表面加熱之前及/或期間，至少有一保護 性氣體供應到表面。 在另一方面，藉由保護性氣體，仍然留在反應室中的 侵蝕性氣體會變稀薄，而在其他方面，一部分的保護性 氣體會吸附在冷的表面上，所以在表面上發生侵蝕性氣 體與保護性氣體的較佳反應，而表面層本身仍然不會受 傷害，選擇保護性氣體，使得與原子或分子相較可塗佈 / -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（cm) Α4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

4 6299 4 A7 B7 五、發明説明（4 ) 在表面上，所Μ其比侵鈾性氣體有較高的反應性。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 茌層產生之製程期間，也可Κ將本發明視為一種保護 表面之製程，保護表面之製程係敘述在表面加熱之前及 /或期間，而保護性氣體係供應到該表面。 即將要供應到表面之保護性氣體最好與承載氣體，尤 其是氩氣，一起供應。 若使用層產生之製程沈積金龎層，尤其是鎢層或鉬層 ,SU更佳。 最好自金屬鹵素化合物群中，至少選擇其中之一氣體 當作第一氣體。 若自矽烷或氫氣（h2)群中，至少選擇其中之一氣體當 作第二氣體，則更佳。 最好使用自矽烷群中，尤其是矽烷（Si h4」，之氣體當 作保護性氣體。 通常，層產生之製程係在反應室中完成，若保護性氣 體饋入反應室中可塗佈產品之位置的表面，則是有利的 ，結果，可Μ減少侵蝕性氣體之濃度而不會降低整個製 程之產量。 經濟部中央標準局員工消費合作社印掣. 琨在將參考附圖詳细說明本發明。圖式簡單說明如下： 第1圖為本發明之製程所用的CVD反應室示意圈。 第2圖為示於第1圖之CVD反應室的側視圖。 第3圖為用Μ完成本發明之製程的另一反應室之示意 圖。 ， 第1圖為本發明之製程所用的CVD反應室之示意圖，將 -5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） 丨46299 4 本+ ， 丨嘀充 A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印袋 五、發明説明 (^ ) 1 1 要 處 理 之 半 導 體 產 品 t 通 常 為 晶 圓 > 從 在 反 £e 室 1 0 上 游 1 I 之 傳 輸 區 1 5 經 由 傳 輸 道 20 引 人 到 反 應 室 1 0 中 9 在 反 應 1 1 室 10 中 此 半 導 體 產 生 會 落 在 晶 圓 站 2 1 藉 由 將 保 護 性 請 1 先 1 . 氣 體 和 承 載 氣 Alt» 體 供 應 到 半 導 體 產 品 之 ί乃 然 是 冷 的 表 面 ( 閱 1 f I 約 為 室 溫 ), 氣體人口端22 (參 見 第 2 圖 )則配置在此晶 ώ 之 1 圓 站 21 上 方 > 藉 由 未 顯 示 之 傳 輸 機 構 ， 半 導 as m 產 品 從 在 注 意 ί 事 i 傳 輸 道 20下 游 之 第 — 晶 圓 站 21 移 到 晶 圓 站 23 > 在 層 產 生 再 1 的 其 它 過 程 中 » 半 等 體 產 品 順 時 針 方 向 從 晶 圓 站 23 轉 f 本 k I 移 到 反 應 室 中 其 餘 的 晶 圓 站 2 4到 27 〇 將 半 導 體 產 品 加 轨 f VVV 頁 1 I ’ 到 預 定 之 溫 度 t 氣 體 入 η 端 也 配 置 在 涸 別 的 晶 圓 站 2 3到 1 1 27上 方 1 層 產 生 之 Μ 程 氣 體 藉 由 晶 圓 站 23到 27而 供 應 到 1 1 半 導 體 產 α 〇□ 的 表 面 ο 若 半 等 體 產 品配 置 在 晶 圓 站 27且 完 1 t 丁 成 曆 沈 積 之 製 程 > 則 半 m 體 產 品 從 晶 圓 站 27 轉 移 到 晶 圓 t 站 2 1 > 且 藉 由 傳 輸 道 20 而 從 反 應 室 移 走 » 在 此 同 時 » 其 1 他 位 在 晶 圓 站 23到 26 之 半 専 體 產 品 順 時 針 方 向 各 自 移 1 I 到 某 —— 晶 圓 站 之 後. ， 新 的 半 導 體 產 品 再 次 藉 由 傳 輸 道 1 20 經 由 晶 囿 站 21 到 晶 圓 站 23而 引 入 到 反 tlfaf Μ 室 10 〇 例 如 藉 由 此 種 反 應 室 10 m 曆 可 以 沈 稹 在 T L /Τ i'N 層 1 I 上 9 位 在 晶 圓 站 23 之 半 導 體 產 品 加 熱 到 大 約 4 4 0 °C之溫 1 1 度 1. 根 據 位 在 晶 圓 站 23上 的 氣.體· 入 P 端 30 (參見第2 _ ) ! 1 沈 積 _ 種 (S e e d) 層 所 需 之 製 程 氣 體 WF 6和S ί Η 4係洪應 1 I 到 半 m 體 產 品 的 表 面 r 此 製 程 氣 體 係 根 據 下 面 之 反 應 方 1 1 程 式 反 應 : 1 | 2WF6 + 2S i ^4 -> 2W + 3S i F4 + 6 h2 6 - 1 1 1 [ 本紙浪尺度適用中國國家標芈（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印掣 4 6299 4 A7 B7 五、發明説明（I ) 若充足的種（seed)曆實施在半導體產品的表面上，則 半導體產品會轉移到下一晶圓站24,沈積鎢本體曆所需 之製程氣體li F6和H2藉由晶圓站2 4而供應到半導體產品 . 的表面，氣體人口端也位在晶圓站24上，製程氣體係根 據下面之反應方程式而反應：

WF6 + 3H.2— W + 6HF 此鎢本體層之沈積可在晶圓站25到27重覆，所Μ可Μ 產生足夠厚的鎢層。 在反應室中，藉由所選取之晶圓站之配置方式，侵蝕 性氣體W F6和H F自然可到達晶圓站2 1上剛剛新送入反應 室中之冷半導體產品，這些侵略性氣體會與冷半導體 產品的表面層反應，因此會傷害表面，為了儘可能避免 此種現象氩氣（Ar )和矽烷（S i Η4)之混合物藉曲晶圓站2 1 而供應到冷半導體產品的表面，氣體人口端2 2配置在晶 圓站21之上，而另一方面，藉由疽些氣體，使得出琨在 反應室中的侵蝕性氣體WFe和H F在晶圓站21之位置變薄， 而在其他方面，一部分的矽烷吸附在冷表面上，使得在 表面上砂烷（SiH4)與侵蝕性氣體可發生較佳之反應，而 且基本上不會傷害到表面層本身，厚度為幾個奈米且在 和矽烷（S丨Η 4)'中反應而.產生之薄鎢層或磁化鎢層並 不需要移去，此薄中間層並不會妨礙鎢曆之進一步沈積。 其他在反應室中的化學反應不會受到晶圓站2 1上引入 之額外矽烷的影響，所以保護性氣體不會明顯地對整個 反應室10中之半導體產品的產量有不良（negative)之影 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） (請先閲請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社印製 4 6 299 4 A7 B7 五、發明説明（k ) 響 〇 7 第3匾為用K完成本發明之製程的另一反應室之示意 圖，在此情形中，將要處理之半導體產品（通常為晶圓） 從反應室40上游之傳輸區45，經由傳輸道50而引入到反 應室40,從傳輸道50到晶圓站51之路徑中，保護性氣體 藉由氣體入口端52而供應到半導體產品的表面，引導半 導體產品使經由氣體入口端52下方。在晶圓站51將半導 體產品加熱到預定之溫度。另一氣體人口端（未顯示）配 置在晶圓站51之上，藉由晶圓站51而將製程氣體供應到 半導體產品的表面，與第1圃之反應室10相較，須設計 反應室40,使得在反應室40中始終僅僅可以處理一個半 導體產品，在此情形下，一方面藉由保護性氣體，則出 現在反應室中之侵蝕性氣體（例如，1?尸6和}1卩）會在傳輸 道50下游位置處變薄，在另一方面，一部分保護性氣體 會吸附在冷表面上f所Μ在表面上此侵蝕性氣體會與保 護性氣體發生較佳之反應，而基本上不會傷害到表面層 本身。在反應室40中，整個反應室40中的半導體產品之 產量也不會受到額外設置之保護性氣體所用之氣髒入口 端的不良影響。 雖然如此，另一方式是，半導體產品也可Μ在冷態或 加熱期間被晶圓站5 1上之保護氣體所作用。 一 8 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

长 ，:爲ML 4 6 299 4 A7 B7 五、發明説明（） 主要元件符號説明 10,40 反應室 15,45 20，50 21,23,...,27 22,30,52 51 傳輸區 傳輸道 站 氣體入口端 站 (請先閲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 --1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 4 〇299 4 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 第87101405號「在表面上之層的產生」專利案 / (90年8月修正） Λ申請專利範圍： 1. 一種在表面上之層的產生方法，須將該表面加熱到預 定之溫度’且至少有一種第一氣體和至少有一種與第 一氣體反應之第二氣體供應到加熱面以便產生層，其 特徵爲在加熱該表面之前，至少有一保護性氣體供應 到該表面，此種保護性氣體可在表面仍然是冷的情況 下吸附於表面上；保護性氣體和承載氣體係供應到該 表面；至少要從一組金屬鹵素化合物中選擇其中一種 氣體當作第一氣體；至少要從一組矽烷或氫氣（Η〗）中 選擇一種氣體當作第二氣體；至少要從一組矽烷選擇 一種氣體當作保護性氣體；此種用於產生層之製程係 在反應室中完成，且保護性氣體係供應到即將被塗佈 之產品饋送至反應室時之位置處的表面。 2. 如申請專利範圍第1項之產生方法，其中承載氣體是 .氣氣。 3. 如申請專利範圍第1項之*產生方法’其中該彩7焼是 SiH4 ° 尺賴财晒家標準(CNS)A4規格咖X 297公复） (請先閱讀背面之注意事項再'填寫本頁)