TW516125B - Semiconductor device and apparatus for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Description
516125 Α7 ___ Β7 五、發明說明（5
於初期成膜工程之較佳成膜條件下，亦即，作爲不發 生堆積延遲之成膜條件，係例示有溫度3 0 〇〜3 5 0 °C ，最佳爲 315°C，壓力 1333Pa 〜3999Pa ( 1〇T 〇 r r〜3 Ο T 〇 r· r )，釕液體原料流量 〇· 01〜〇· lccm，含氧氣流量50〇〜3Ό00 s c c m，成膜時間3〇〜1 8 0秒，更佳爲3 0〜 1 2 0秒。又，將於初期成膜工程之上述成膜條件，因應 其目的做適當決定時，都可成膜釕膜或氧化釕膜之任一。
於正成膜工程之較佳成膜條件下，亦即，作爲被覆高 低差性良好之成膜條件，係例示有溫度2 9 0〜3 3 0 °C ，壓力67Pa〜1333Pa (〇.5Torr〜1〇 T 〇 r r )，釕液體原料流量0 · 0 1〜0 . 1 c c m， 含氧氣流量5〜20〇s c cm，成膜時間60〜380 秒。又，將於正成膜工程之上述成膜條件，因應其目的做 適當決定時，都可成膜釕膜或氧化釕膜之任一。 以上所說明之初期成膜工程及正成膜工程之時間圖表 與製程（溫度、壓力、氧氣流量、釕液體原料流量），表 示於第7圖。 按，設定爲上述初期成膜工程及正成膜工程之成膜條 件，係正成膜工程較初期成膜工程者被覆高低差性變成良 好，又，初期成膜工程較正成膜條件者之溫度變高’或壓 力能夠變高，或對於釕液體原料流量之含氧氣流量之比變 大，爲從防止於初期成膜工程之堆積延遲，於提升正成膜 工程之被覆高低差性上之觀點較佳。又，初期成膜工程與 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 δ 之 注 意 再 填 · 寫裝 頁 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -8- 516125 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7__五、發明說明（6 ) 正成膜工程，係於同一反應室內連續地進行，在成本上， 亦即生產量上，設備費等之點來說爲較佳。 在初期成膜工程所設之膜厚，係例如5〜1 5 n m， 在正成膜工程所設之膜厚，係例如1 0〜5 〇 n m較佳。 又，其他條件，係可將以往公知之熱V C D法之條件 可做適當設定。 > 於本發明在釕膜或氧化釕膜下視其需要所設之質地膜 ，雖然並非特別加以限制，但是例如可舉出S i〇2、 Si3N4、TiN、Ti〇2、WN、Ta2〇5、 TiAIN、BST、聚矽等。 本發明所使用之釕液體原料，係因應用途從種種種類 可做適當選擇，但是雙乙基環戊二烯釕爲代表性者。又， 在本發明所使用之含氧氣，係因應用途雖然可從種種種類 做適當選擇，但是例如氧氣（〇2 )、臭氧（〇3 )爲代表 性者。 【實施例】 第1圖〜第4圖係表示初期成膜工程之成膜條件與正 成膜工程後所得到之釕膜之膜電阻之關係。於此，膜電阻 與膜厚係具有反比例之關係，膜電阻愈小，膜厚將變厚， 並且不容易發生堆積延遲。 第1圖係用來說明初期成膜工程之溫度，與正成膜工 程後所得到之釕膜之膜電阻R s ( Ω / □)關係之圖。於 第1圖於初期成膜工程之溫度以外之成膜工程’係定爲壓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱1 " (請先閱讀背面之注意leFW再填寫本頁) 丨裝 ·. ¾ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516125 A7 B7_____ 五、發明說明（7 ) 力Pa252Pa(19T〇rr)，釕液體原料（雙乙 基環戊二烯釕）流量〇 · 〇6 6 c cm，含氧氣（氧）流 量1 500 s c cm，成膜時間1 80秒，又作爲成膜之 質地使用絕緣膜之S i 0 2。於初期成膜工程所得到之膜厚 係設定爲5〜1 5 n m。於正成膜工程之成膜工程·，係設 定爲溫度3〇0°C ，壓力67Pa.(〇· 5T〇r r)， 釕液體原料（雙乙基環戊二烯釕）流量0 . 0 6 6 c c m ，含氧氣（氧）流量1 6 0 s c c m，成膜時間2 4 0秒 。於初期成膜工程所得到之膜厚係設定爲2 0〜3 0 n m (實驗係就複數之膜厚進行）。 從第1圖若設定初期成膜工程較正成膜工程條件者溫 度爲高之成膜條件時，曉得因膜電阻變小所以可改善堆積 延遲。 第2圖係用來說明初期成膜工程與壓力，與正成膜工 程後所得到之釕膜之膜電阻膜電阻R s ( Ω /□)關係之 圖。於第2圖於初期成膜工程之壓力以外之成膜工程，係 定爲溫度3 0 0 °C，釕液體原料（雙乙基環戊二烯釕）流 量0 · 066ccm，含氧氣（氧）流量 1 5 00 s c cm，成膜時間1 80秒，又作爲成膜之質 地使用絕緣膜之S i 0 2。於初期成膜工程所得到之膜厚係 設定爲5〜1 5 nm。於正成膜工程之成膜工程，係設定 爲溫度30〇°C，壓力67Pa(〇.5T〇rr)，釕 液體原料（雙乙基環戊二烯釕）流量0 · 06 6 c cm， 含氧氣（氧）流量1 6 0 s c c m，成膜時間2 4 0秒。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) ~\〇1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨裝 ¾. 516125 A7 B7 五、發明說明（8 ) (請先閱讀背面之注意S再填寫本頁) 於正成膜工程所得到之膜厚係設定爲2 0〜3 0 n m (實 驗係就複數之膜厚進行）。於第2圖於初期成膜工程之壓 力以外之成膜工程，係定爲溫度3 0 0 °C，釕液體原料（ 雙乙基環戊二烯釕）流量0 · 0 6 6 c c m，含氧氣（氧 )流量1 5 0 0 s c c m，成膜時間1 8 〇秒，又‘作爲成 膜之質地使用絕緣膜S i〇2。於初.成膜工程所得到之膜 厚係設定爲5〜1 5 nm。於正成膜工程之成膜工程，係 設定爲溫度300 °C，壓力67Pa (〇 · 5T〇rr) ，釕液體原料（雙乙基環戊二烯釕）流量 〇·〇66ccm，含氧氣（氧）流量16〇sccm， 成膜時間2 4 0秒。於正成膜工程所得到之膜厚係設定爲 2 0〜3 0 nm (實驗係就複數之膜厚進行）。 第3圖係用來說明初期成膜工程之含氧氣（氧）流量 ，與正成膜工程後所得到釕膜之膜電阻膜電阻R s ( Ω / □)關係之圖。於第3圖係於初期成膜工程之氧氣流量以 外之成膜條件，係定爲溫度3 0 0 °C，壓力2 5 2 P a ( 1 9 T 〇 r r )，釕液體原料（雙乙基環戊二烯釕）流量 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 0 · 0 6 6 c cm，成膜時間1 8 0秒，又作爲成膜之質 地使用絕緣膜S i〇2。於正成膜工程之成膜條件，係所得 到之膜厚係設定爲5〜1 5 n m。於正成膜工程之成膜工 程，係設定爲溫度3 0 0 °C，壓力6 7 P a ( 〇· 5 T 〇 r r )，釕液體原料（雙乙基環戊二烯釕）流 量〇·〇66ccm，含有氧氣（氧）流量 1 6 0 s c c m，成膜時間爲2 4 0秒，在正成膜工程所 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 516125 Α7 Β7 五、發明說明（ίο ) 又，從第3圖，第4圖，若將成膜條件設定爲初期成 膜工程較正成膜工程者，對於釕原料流量之含氧氣（氧） 流量之比爲大時，因膜電阻會變小，曉得可改善堆積延遲 〇 按，於第1圖〜第4圖之任一情形，於成膜工程所形 成之釕膜之被覆高低差性係於寬高比（aspect raUo ) 4得 到9 0 %以上，又表面波度（morphology )也變成良好。 第5圖係用來說明於本發明可利用之熱V C D裝置一 例之圖。於第5圖基板1係使用機器手臂（未圖示），通 過閘閥2設置於具有加熱器之基板架3上。加熱器係使用 升降裝置上升到既定位置，一定時間加熱基板1 ，將反應 室4內之壓力安定於所需値之後，在基板上將欲成膜之釕 膜或氧化釕膜所用之原料氣體從氣體供給口 5導入，而從 氣體排氣口 6排氣，使用熱C VD法進行初期成膜工程與 正成膜工程。按，於各工程之溫度、壓力、氧氣流量、釕 液體原料流量之控制，係分別使用溫度控制裝置8、壓力 控制裝置9、氧氣流量控制裝置1 0、釕液體原料流量控 制裝置1 1控制成上述所需之成膜條件。完成正成膜工程 之後，以機器手臂運出基板1外。 第6圖係表示包含使用本發明之製造方法所形成之釕 膜或氧化釕膜之D R A Μ —部之剖面圖。 如第6圖所示，在矽基板6 1表面形成有分離形成多 數電晶體形成領域之場氧化膜6 2 ，在矽基板6 1表面部 形成源極電極6 3、汲極電極6 4，在源極電極6 3與汲
• > V 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再填寫本頁) 裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -13- 516125 Α7 _______ Β7 五、發明說明（12 ) 膜，藉進行釕膜之圖案形成，以形成電容下部電極7 2。 接著’在電容下部電極7 2上形成由T a 2〇5所成之電容 絕緣膜7 3 ，在電容絕緣膜7 3上形成釕或由T i N等所 成之電容上部電極7 4。 【發明效果】 . 若依據本發明，就可提供可製造優於被覆高低差性， 並且以低成本量產性良好之半導體裝置之方法及裝置。 圖式之簡單說明 第1圖係用來說明初期成膜工程之溫度，·與在正成膜 工程後所得到之膜電阻R s ( Ω /□)關係之圖。 第2圖係用來說明初期成膜工程之壓力，與在正成膜 工程後所得到之膜電阻R s ( Ω /□)關係之圖。 第3圖係用來說明初期成膜工程之氧氣流量，與在正 成膜工程後所得到之膜電阻R s ( Ω /□)關係之圖。 第4圖係用來說明初期成膜工程之釕液體原料（雙乙 基環戊二烯釕）流量，與在正成膜工程後所得到之膜電阻 R s ( Ω /□)關係之圖。 第5圖係用來說明本發明可利用之熱C V D法裝置一 例之圖。 第6圖係表示使用本發明之製造方法所形成包含釕膜 或氧化釕膜之D R A Μ —部之剖面圖。 第7圖係表示於初期成膜工程與正成膜工程之製程條 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再填寫本頁) i裝 · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15- 516125 A7 B7 五、發明說明（13 ) 件之時間圖表。 【符號之說明】 1 基板，2 閘閥，3 基板架，4 反應室，5 氣體供給口，6 氣體排氣口。 ‘ (請先閱讀背面之注意再填寫本頁) 裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） .^6 -
Claims (1)
- 5161辟 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 第90 1 06 1 0 1號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國9 1年9百26日修正 1.一種半導體裝置之製造方法，其特徵爲：使用氣 化釕液體原料之氣體與含氧氣體，在基板上成膜釕膜或氧 化釕膜時， 上述成膜之工程，係具有： 初期成膜工程；及 正成膜工程；該正成膜工程係成膜成與上述初期成膜 工程不同成膜條件下形成比上述初期成膜工程之膜更厚。 2 ·如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法 ，其中上述初期成膜工程與正成膜工程，係使用熱c V D 法，在同一反應室內連續進行。 3 ·如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法· ，其中在正成膜工程比初期成膜工程的被覆高低差性還要 良好的條件下進行成膜。 4 ·如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法 ，其中以初期成膜工程比正成膜工程的成膜速度還要快之 方式來進行成膜。 5 ·如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方$ ，其中以初期工程比正成膜工程的成膜溫度還要高，或$ 膜壓力還要高之方式來進行成膜。 6 ·如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製冑$ & ，其中以初期成膜工程比正成膜工程之對釕原料流量的# 本紙張尺度適用中國國冢標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、π 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、申請專利範圍 氧氣體流量的比還要大之方式來進行成膜。 7 .如申請專利範圍第1項之半導體裝置之 ，其中在初期成膜工程，係以溫度3 0 0〜3 5力6 6 7〜3 9 9 9P a之範圍進行成膜。 8 ·如申請專利範圍第1項之半導體裝置之 ’其中上述釕液體原料係雙乙基環戊二烯釕（ cuclo pentadine ginule ruthenium ) ) ° 9·一種半導體製造裝置，其特徵爲具有： 可收容基板的一個反應室；及 氣體供給口；該氣體供給口係對於上述基板 釕或氧化釕膜所用之原料氣體供給於上述反應室； 氣體排氣口；該氣體排氣口係將上述原料氣 反應室排氣； 將上述原料氣體從上述氣體供給口向基板供 熱C V D法在上述基板上成膜釕膜或氧化釕膜， 上述釕膜或氧化釕膜作爲下層，在與上述釕或氧 成膜條件不同的成膜條件下，利用熱C V D法來 述釕膜或氧化釕膜更厚的膜厚之釕膜或氧化釕膜。 製造方法 .〇 t及壓 製造方法 bis ethyl 上將成膜 及 體從上述 給，利用· 接著，以 化釕膜的 形成比上 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇Χ297公釐） -2-
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