TW593736B - Method of forming a thin film using atomic layer deposition - Google Patents

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Yeong-Kwan Kim
Young-Wook Park
Seung-Hwan Lee
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Samsung Electronics Co Ltd
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593736 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明背景 1 ·發明領域 本發明有關半導體裝置之領域，尤其有關使用原子層沉 積（ALD)形成半導體裝置之薄膜的方法。 2·相關技藝描述 於技藝界高度積合半導體裝置中形成薄膜需要許多嚴格 之製造要求，諸如低熱預算、優越之階度覆蓋性、準確之 薄膜厚度控制、單純之程序變數、及低微粒污染。 習用以化學氣相沉積CVD爲主之方法諸如低壓化學氣相 沉積（LPCVD)、電漿增強化學氣相沉積（pECVD)不再適於 在符合製造需求的情況下於技藝界裝置中形成薄膜。例 如，於典型CVD方法中，薄膜係於相對高溫下沉積。此非 所期望狀況，因爲對該裝置具有負面熱影響之機率。而 且，該CVD薄膜經常具有缺點諸如不均勻之厚度，即厚度 沿著裝置表面而變化或微粒污染。 就LPCVD而言，LPCVD薄膜之氫含量通常相當高，其階 度覆蓋性經常令人無法接受。 已提供該原子層沉積（ALD)方法以作爲該習用薄膜形成 技術之備擇方法，因爲該ALD方法可於低於習用以CVD爲 主之方法的溫度下進行，亦具有優越之階度覆蓋性。 其中一個該種ALD方法技術係揭示於美國專利第 6，124，158號中。此情況下，導入第一種反應物，以與經處 理之表面進行反應，以形成反應物質之經鍵結單層。導入 第二種反應物，以與該表面進行反應，而形成所需之薄 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > M規格（210x297公釐） - ϋ^— m n—^ ml Halt i· I (請先閲讀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 593736 A7 ____B7 五、發明説明（2 ) 膜。該周期的每個步驟之後，該反應槽皆使用惰性氣體清 洗，以防止除表面上以外之處進行反應。該反應物之提供 及Μ洗奴係於相同壓力下進行，因爲製造設備之保持性 的因素。 然而，該種習用之ALD技術亦具有數項缺點，諸如因爲 諸如原子層之相對低生長速率之問題所致之低通量。此 外’習用ALD反應器諸如移動式波型反應器之反應空間係 設計成極小，以減少用以清洗副產物等之清洗體積。因 此，習用ALD反應器僅於各個操作中處理一或兩個晶圓， 一般係於單一反應器中的一個操作中處理一基材。該項缺 點使得許多習用ALD技術難以實際應用及於工業上可接受 地大量生產。 近來，已進行數項嚐試，以增加該ALD方法的通量。其 中一項嚐試係揭示於美國專利第6,042,652號中。此情況 下，該ALD反應器係包括許多模組及許多反應空間（階 段），即由許多經組裝之模組所分隔之空間。例如，低模 組係置於一頂模組之下方，以於其間產生一反應空間（一 階段），其僅能容裝單一半導體基材。 然而，因爲各個反應2間（階段）小且被分隔，即彼此隔 離，故各基材係逐一嵌入該反應空間（階段）中之一中。因 此，難以採用自動化晶圓輸送機構以裝載/卸除該多個晶 圓。結果，装載/卸除晶圓花費相當長之時間。而且，^ 裝載及處理之晶圓數目仍不足。 疋故，顯然為要一種可得到高通量的新穎ALd方法，其 -5- i紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉Α4規格（21〇χ297公廣) ' --- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝- 訂 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 593736 A7 _B7_____ 五、發明説明（3 ) 可解決前述問題，同時仍提供高品質薄膜。 發明概述 本發明提出一種使用原子層沉積（ALD)以形成薄膜的方 法。提供一種具有單一反應空間之反應器。同時將一批基 材裝置於該反應器之單一反應空間中。 之後，將含有氣體之反應物導入該單一反應空間中，部 分該反應物化學吸附於位在該單一反應空間内之該批基材 或晶圓的頂面上。隨之，自該單一反應空間移除非化學性 吸附之反應物。 根據本發明之一具體實例，在導入含有氣體之反應物之 後，該非化學性吸附之反應物於該單一反應空間中經稀 釋，以助於移除非化學性吸附之反應物。 而且，根據本發明另一具體實例，揭示一種形成薄膜之 方法’其中反應器係備有單一反應空間。將m屋二各 具有處理表面…導入該反應空間中。該多個晶圓之處理表 面基本上係面向同一取向。將第一種反應物導入該反應空 間中’使得該第一種反應物部分化學吸附於供Ald使用之 多個晶圓之處理表面上。之後，自該反應空間移除該第一 種反應物之非化學性吸附部分。其次，將第二種反應物導 入該反應空間中。而且，該第二種反應物係部分化學吸附 於該多個晶圓之各晶圓的處理表面上。之後，自該反應空 間移除該第二種反應物之非化學吸附部分。 二 由以下本發明參照附圖進行之較佳具體實例的詳述，可 進一步明瞭本發明之前述及其他目的、特色及優點。 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公| ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 593736 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ----_____ B7五、發明説明（4 ) 圖式簡單説明 圖1係爲本發明之—具體實例的ALD反應器的示意剖面 圖0 圖2係爲本發明之—具體實例之ALD的各個步驟中，説明 ALD反應器之壓力的圖。 圖3A· 3D係説明本發明之一具體實例形成ald薄膜的程 序步驟。 圖4係爲説明本發明之一具體實例的程序條件的圖。 圖5係爲説明根據本發明之一具體實例所進行之ALD方法 的結果之圖。 圖6係爲説明根據本發明之一具體實例進行之ALD方法的 結果之圖。 詳細描述 本發明大體上在於一種藉ALD技術製造薄膜之方法，經 由該方法使通量較習用ALD技術大幅增高。 下文描述中’陳列許多特定之細節，以充分明瞭本發 明。然而’一般熟習該項技術者應已知本發明可在排除此 等特定細節的情況下進行。在部分情況下，並未詳細出示 眾所周知之程序步驟及技術，以避免模糊本發明之焦點。 下文中，描述本發明之一具體實例，一種使用ALD形成 薄膜的方法。 參照圖1，示意一種ALD反應器10，具有位於程序管11中 之單一反應空間12。反應器10之其他零件諸如加熱器被省 略以簡化説明。該ALD反應器10以爐型垂直反應器（垂直 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 訂
593736 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（5 ) " ^ — 取向）爲佳’與美國專利第5,217,34〇號及第5，112,641號所 出示之習用LPCVD爐㈣。Μ，在本發明精神及範圍可 置換性地使用適於進行本發明之任何其他類型的反應器， 諸如水平取向者。 根據本發明，反應芝間丨2可意指置入基材丨5(或晶圓）且 發生ALD之各種程序的空間。而且，於本發明中，該單一 反應2間12並未分隔或隔離。此點異於習用反應器之反應 空間，諸如美國專利第6,〇42,552號及第ό，015,590號所出示 者，其中一 ALD反應器有多個（分隔）反應空間。此等習用 ALD反應器中，尤其是於美國專利第6,〇15,59〇號中，因爲 該多個（刀隔）反應空間各具有極狹有之剖面，以使得到清 洗效率之反應空間的體積縮至最小，可置於各個反應空間 中之基材數目極小，例如每個反應空間有一或兩個基材。 而且’因爲前述之結構限制，習用ALD反應器於此方面限 制了可置入反應器中之基材的總數。例如，美國專利第 6,〇42,652號所出示之形成各個反應空間的模組本身可於該 反應内聚得大量空間或體積。此等情況可大幅降低該ald 方法的通量。 然而，於本發明中，因爲該爐型ALD反應器10具有大型 體積單一反應空間12，而未經分隔，故該ALD反應器1〇中 可容納多於一百（1〇〇)片基材，如圖1所示。因此，—次 ALD操作所處理之基材數量大幅增加（大幅增加通量）。 處理上層形成有ALD薄膜之基材15時，實質同時地將一 批料14基材15置入該ALD反應器10之單一反應空間12中， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) - - mi 1 m HI Γ_ mi *- i ·雪囂 Ϊ1Χ -I— JL· 訂 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 593736 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（6 ) t圖1所t/本發明中，—批料14可意指置人該反應器10 進仃一單次ALD操作，以於該基材15上形成薄膜的基材 總數。根據本發明之一具體實例，該一批料14較佳係包含 約125- 135片基材。每片基材15皆具有處理表面口，以位 於其頂部爲佳。 本發月ALD方法中，在該基材丨5裝載/卸除期間，該基材 15批料14較佳係使用自動（即非手動）晶圓輸送機構18裝載 於ALD反應器10上爲佳，如圖"斤説明。該自動晶圓輸送 機構18可爲美國專利第5,217,34〇號及第5，U2,64i號所揭示 者。然而，在本發明精神及範圍内，可置換地使用適於進 行本發明之任何其他類型自動晶圓輸送機構。 換言之，於本發明中，因爲供單一 ALD操作使用之所有 產物基材15皆可置入單一反應空間12中，非分佈於一反應 器中之數個反應空間之間，故基材15之批料14的裝載/卸 除可自動且迅速地藉由晶圓輸送機構18完成。尤其，基材 15批料14係依預定方式排列，且嵌入舟皿19中。該舟孤 19-一般由石英或其他習用材料形成…之内表面上具有許 多溝槽，以容納各個基材15。裝有基材批料14之舟皿19置 入該ALD反應器1〇中，因此同時將基材15批料14裝載於該 ALD反應器10之單一反應空間12中，如圖1所示。此情況 下’該基材15之實質所有頂面17皆面向相同取向，以進行 自動化晶圓輸送。 此提供一重要之超越習用ALD技術諸如美國專利第 6,015,590號所揭示者之優點，尤其是通量，該習用技術中 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^--h--------^裝丨| (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) *11 593736 經濟部中央橾準局員工消費合作社印裝 Α7 Β7 五、發明説明（7) 晶圓頂面係面向不同取向，因此自動化晶圓輸送極爲麻煩 或不可能。因此，於習用ALD技術中，僅有少數基材，大 部分情況下係一個，可逐一置於各反應空間中。此因該基 材需分佈於反應器中之數個反應空間之間，而該分佈幾乎 不可能或完全無法完成。此對於美國專利第6,〇42,652號所 揭示之習用ALD技術而言亦然，其中多個圓形半導體基材 係逐一輸送至該反應空間（階段）中，如前文背景中所述。 此種整體裝載過程花費長周期時間，大幅降低通量，因此 限制該ALD方法的工業應用。 如圖3A所示，根據習用ALD技術之方式，第一反應物40 或含有氣體之第一反應物係導入（給料步驟)通過圖1之輸 入16，諸如ALD反應器1〇之氣體供料線（未示），而進入該 單一反應空間12。因此，該第一反應物40部分化學性吸附 (化學吸附）於該單一反應空間12内之基材15批料14的處理 表面17上。如圖2所示，給料步驟31以於第一預定壓力P1 下進行爲佳，介於約〇·1托耳及约0.5托耳之間。 另一方面，於本發明中，爲了進一步增加ALD之通量， ALD之清洗時間需縮短。此因該清洗時間通常係視反應器 之體積而定。因爲本發明採用具有大型體積之爐型反應 器，故清洗體積實質上大於習用ALD技術，諸如美國專利 第6,042,552號或第6,015,590號所示之移動式波型裝置。 爲解決此項問題，根據本發明之一具體實例，在導入該 第一反應物40以有效地縮短清洗時間之後，該第一反應物 40之非化學吸附部分係於自ALD反應器1〇移除該第一反應 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 593736 A7 B7______ 五、發明説明（8 ) 物40之非化學吸附部分之前，於該單一反應空間12中稀 釋。此情況下，該第一反應物40之非化學吸附部分係包括 物理性吸附（物理吸附）之反應物，即第一反應物40物理性 吸附於且鬆弛地保持於該第一反應物40之化學吸附部分上 或位於該ALD反應器10内之任何殘留反應性物質上。 就圖2之稀釋步驟33而言，圖1所示之ALD反應器10係包 括連接於排氣管25或粗加工管之壓力控制閥21，以自該 ALD反應器10移除該第一反應物40之經稀釋非化學吸附部 分。該排氣管25係連接於泵23，以自該反應器10卸除該第 一反應物40的非化學吸附部分。於該稀釋步驟33期間，控 制閥21實質關閉，惰性氣體經由輸入16提供於該反應器10 中，而該第一反應物40導入該ALD反應器10之過程實質停 止。即，ALD反應器10之排氣管25的傳導降低。 或於稀釋步驟33期間，將含量實質高於第一反應物40之 量的惰性氣體導入該ALD反應器1〇中，同時終止將該第一 反應物40導入該反應器10中。 如圖2所示，較佳係於該第一反應物4〇之非化學吸附部分 的稀釋期間，該反應器壓力自第一預定潘力P1增加至第二 預定壓力P2，因此該第二預定壓力P2係高於該第一預定壓 力P1。該第二預定壓力P2以較該第一預定壓力P1高約15倍 爲佳。 此等步驟使得該反應器10中之第一反應物4〇的非化學吸 附部分於短時間内被稀釋，例如數秒鐘内，因此在與習用 ALD技術比較之下，清洗步驟32之整體清洗時間及清洗效 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格（210^7^57 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) * ϋ— mu
*1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 593736 A7 B7_ 五、發明説明（9 ) 率大幅降低。此種稀釋過程大幅降低該ALD反應器1〇中第 一反應物40的非化學吸附部分之分壓。因此，在移除該第 一反應物40之非化學吸附部分之後，因爲反應物4〇已被稀 釋，故僅有極少量之第一反應物40的非化學吸附部分殘留 於該反應器10中，因此使清洗效率最大化。而且，因爲該 第一反應物40被稀釋，故可有效地防止該第一反應物4〇之 間之相互混合。 而且，如圖3B所示，該第一反應物40之經稀釋非化學吸 附部分於導入第二反應物42(給料步驟35)之前自該單一反 應空間12移除（抽空）該第一反應物40的經稀釋非化學吸附 部分，以藉化學交換形成圖3D所需之ALD薄膜44。故該第 一反應物40之非化學吸附部分的移除以使用泵23泵抽該反 應器10進行爲佳，以降低該反應器10之壓力至第三預定壓 力P3 (參照圖2)。該第三預定壓力P3係低於給料步驟31的 第一預定壓力P1。較佳係該第三預定壓力P3係較該第一預 定壓力P1低約0.5倍。 此步驟中，該壓力降低該第三預定壓力P3的過程可藉著 停止或減少該惰性氣體之導入及開啓控制閥21而完成。 即，排氣管線之傳導增加。 現在參照圖3C，該第二反應物42係導入該反應空間12 中，因此，該第二反應物42部分化學吸附於該基材15之批 料14的處理表面17上，以進行化學交換。當然，稀釋步驟 37以於該第二反應物42給料之後進行爲佳。 現在參照圖3D，該第二反應物42之非化學吸附部分使用 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装· 訂 593736 A7 _B7_._ 五、發明説明（1〇 ) 與前述在移除步驟34中施加於該第一反應物40者相同之方 法自該反應空間12移除（圖2之移除步驟38)。 前述導入該第一及第二反應物40，42及自反應空間12移 除該反應物40，42之非化學吸附部分的步驟可重複以達成 所需之薄膜厚度。 已知本發明所使用之清洗方法與反應物種類無關，因此 可用以形成各種ALD薄膜。該ALD薄膜有例如Al2〇3、 Ti02、Zr02、Hf02、Ta205、Nb205、Ce02、Y203、Si02、 ln203、Ru02或Ir02之氧化物層。其他實例如下：SrTi03、 PbTi03、SrRu03、CaRu03、（Ba，Sr)Ti03、Pb(Zr，Ti)03、 (Pb，La)(Zr，Ti)03、（Sr，Ca)Ru03、（Ba，Sr)Ru03、經 Sn摻 雜之In203(IT0)、經Fe摻雜之ln203、或經Zr摻雜之ln203之 複合氧化物層；SiN、NbN、ZrN、TiN、TaN、Ya3N5、 AIN、GaN、WN、或 BN 之氮化物層；WBN、WSiN、 TiSiN、TaSiN或 AlTiN之複合·氮化物層；Si、A卜 Cu、Ti、 Ta、Mo、Pt、Ru、Rh、Ir、W或 Ag之金屬層；A1、W、Ti或 Co之矽化物層；及金屬矽酸鹽材料（MuSixOJ。其中，金 屬，’M” 可爲铪（Hf)、錘（Zr)、妲（Ta)、鈦（Ti)、铯（Cs)或 鋁（A1)。熟習該項技術者已知該列示不具獨佔性及排他 性，絕不7艮制本發明之範圍。 實施例1
SiN薄膜係藉本發明ALD方法沉積。所使用之反應物係爲 藉遠距電漿（400瓦）活化之DCS (SiCl2H2)及NH3氣體。沉積 溫度係爲375°C。反應物之流速係DCS爲500 seem且NH3爲 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 593736 經濟部中央標隼局員工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（11 ) 2000 seem。在移除非化學吸附之反應物之前進行稀釋時， 將5000 seem之>12氣體導入反應器中。DCS供料、DCS清 洗、NH3供料及NH3清洗的各步驟之時間及壓力係列於表i 中，另外説明於圖4中。而且，圖5係説明前述ALD方法的 結果。 表1 項目 DCS給料 DCS清洗 NH3給料 NH3清洗 稀釋 移除 稀釋 移除 壓力 <0.1— 2.0 2.0— >10-> <0.1— 0.25 0.25—> >10— (托耳） 2.0 >10 <0.1 0.25 >10 <0.1 時間(秒） 7.5 10 4 6 1.5 10 4 6 則述ALD方法之生長速率係爲i埃/周期，得到良好之 ALD處理特性。 此外，已發現不使用本發明清洗方法時，會產生以下問 通。首先，若使用惰性氣體諸如Ar或N2於與反應物給料步 驟相同之壓力下進行清洗步驟，則反應器中可保留實質量 之惰性氣體。降低該反應物之分壓。是故，增加後續給料 步驟之反應物給料時間。此外，該清洗時間亦增加。其 /人’右該、’目洗係僅藉著果抽進行-如同本發明之一且體實 例般地，在泵抽之前未進行稀釋_則該泵抽花費明顯較長 時間。 實施例2 HCD(Si2Cl6)儲存於室溫下，使用5〇〇 sccmiN2氣體作爲載 體氣體而導入反應器中。之後，該清洗係藉著使用5〇〇〇 sccm -14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
訂 593736 經濟部中央榡準局員工消費合作衽印製 A7 B7五、發明説明（12) < %氣體稀釋非化學吸附反應物，之後自該反應器泵除 (移除）該非化學吸附反應物而進行。其次，提供2〇〇〇 sccm 之遠距電漿（400瓦）NH3，藉5000 sccmiN2氣體稀釋非化學 吸附反應物，之後自反應器泵除（移除）該非化學吸附反應 物，而完成該清洗。 此情況下，HCD係提供於該反應器歷經2〇秒。該反應器 壓力係自0.1托耳變成2托耳，之後保持於2托耳。清洗期間 之壓力係於稀釋步驟（4秒）中由2托耳變成1〇托耳，之後於 泵抽（6秒）中降低至〇.丨托耳。提供NH3(3(^>、）及泵抽（4+6 秒）係使用前述方式進行。圖6係説明前述ALD方法的結果。 生長速率係爲2.3埃/周期，而得到良好ALD處理特性。 前述本發明特性有部分如下： 1·給料步驟期間之反應器壓力及泵抽步驟期間者可相 異。 2·不同反應物於各給料步驟之反應器壓力可實質相同或 相異。 3.可發現泵抽步驟係包括一稀釋步驟，其中該反應器壓 力係自反應物給料步驟中之壓力增加，及一移除或抽除步 驟’其壓力係降低至低於反應物給料步驟期間之壓力。 使用此等特色，可得到以下效果。 1 ·各反應物之給料步驟係與分壓及時間有關（如Langmuire 所説明之反應物曝露相依性）。是故，藉著於反應物給料 期間增加所提供之反應物的分壓，則可縮短處理時間。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -ϋ^ I I n^i m m Γϋ ϋ— sal m 1 J —ϋ am -
、1T 線 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 593736 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（13) '' 2應保持定壓之習用則方法不同地，各反應物之仏 之壓：係於清洗之後完成。因此，可自較低壓力得到所需 3·當孩清洗係於具有大型體積之反應器内進行時， 加U丨生氣體，以稀釋該反應物。之後，進行泵抽，以於 周期時間内得到所需之清洗效果。 、a 總足，本發明提供許多優於習用ALD技術之優點，克服 〃午多習用ALD技術之缺點。例如，本發明大幅增加該ald 方法之通量。尤其，根據本發明較佳具體實例，因爲本發 明之爐型ALD反應器具有大型體積而未分隔之單一反應空 間’故其一次可容裝且處理多於100片基材，實質上多於 任何其他習用ALD技術。而且，因爲單一ALD方法所使用 之所有產物晶圓皆可置入單一反應空間中，不分佈於一反 應器中之數個反應空間中，該基材批料之裝載/卸除可藉 自動晶圓輸送機構自動且迅速地完成。此外，非化學吸附 反應物係於自該反應空間移除非化學吸附反應物之前，於 單一反應2間中稀釋，該清洗時間可大幅縮短，而使清洗 效果最大化。 除此等優點之外，本發明ALD反應器較習用ALD反應器 平價且較易維修。因此，本發明ALD方法增加通量及產 能，以便可使用ALD進行大量生產。 使用較佳具體實例描述且説明本發明原理之後，已知本 發明可在不偏離該原理的情況之下，修飾其配置及細節。 吾人申請涵蓋於本發明精神及範圍内之修飾及變化。 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 ·線

Claims (1)

  1. 593736 ϊ ^ \4' 第09^^867號專利申請案 中文申續)專利範iL隻瘦务(92年10月）、申清專利祀_轉#【’丨 A8 B8 C8 D8
    1 . 一種使用原子層沉積（ALD)形成薄膜之方法，包括： 提供一反應器，具有單一反應空間； 同時將一批基材裝載於該反應器之單一反應空間中； 將含有反應物之氣體導入該單一反應空間中，將反應 物之一部分化學吸附於位在該單一反應空間内之基材 頂面上； 於該單一反應空間_稀釋非化學性吸附之反應物；及 自該單一反應空間移除非化學性吸附之反應物。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其中該含有反應物之氣 體的導入係於第一預定壓力下進行，而該稀釋係進行 至第二預定壓力，其中該第二預定壓力係高於該第一 預定壓力。 3·如申請專利範圍第2項之方法，其中該第一預定壓力係 介於0.1托耳及0.5托耳之間。 4.如申請專利範圍第2項之方法，其中該第二預定壓力係 較該第一預定壓力高1.5倍。 5·如申請專利範圍第1項之方法，其中該含有反應物之氣 體的導入係於第一預定壓力下進行， 其中該移除係包括泵抽該反應器，以使該反應器之壓 力降低至第三預定壓力，且 其中該第三預定壓力係低於該第一預定壓力。 6.如申請專利範圍第5項之方法，其中該第三預定壓力較 該第一預定壓力低0.5倍。 7·如申請專利範圍第1項之方法，其中該裝載係包括使用 O:\71\71703-921022.d〇c 本纸银尺度適用中國家揉率(CNS) A4規格<210X297公釐) 593736 A8 B8 C8 申請專利範圍 自動化晶圓輸送機構輸送該批基材。 8·—種使用原子層沉積（ALD)形成薄膜的方法，包括·· 提供一半導體基材於一反應器中； 將含有反應物之氣體導入處於第一預定壓力下之反 應器中’使该反應物之一部分化學吸附於該基材表面 上； 於該反應器中稀釋非化學吸附之反應物，使得反應器 之壓力增加至第二預定壓力；及 自該反應器移除經稀釋之非化學吸附反應物。 9·如申請專利範圍第8項之方法，其中該第一預定壓力係 介於0·1托耳及〇·5托耳之間。 10如申請專利範圍第8項之方法，其中該第二預定壓力係 較該第一預定壓力高1,5倍。 11·如申請專利範圍第8項之方法，其中該移除係藉泵抽該 反應器進行，以使反應器壓力降低至第三預定壓力， 其中該第三預定壓力係低於該第一預定壓力。 12·如申請專利範圍第1丨項之方法，其中該第三預定壓力 係較該第一預定壓力低0.5倍。 13·如申請專利範圍第8項之方法，其中該反應器係包括一 壓力控制閥，連接於排氣管，以移除經稀釋之非化學 吸附反應物’其中該稀釋係包括實質關閉該控制閥， 並提供一惰性氣體於該反應器中，同時實質停止將含 有反應物之氣體導入該反應器中。 14.如申請專利範圍第8項之方法，其中該反應器係包括一
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    壓力控制閥，連接於一排氣管，其中該稀釋係包括提 供惰性氣體，其量實質上高於導入反應器中之氣體反 應物之量，同時停止將氣體反應物導入該反應器中。 K 一種使用ALD形成薄膜之方法，包括： 提供多個晶圓於單一反應器中； 於第一預定壓力下將氣體反應物導入該單一反應内， 使該反應物之一部分化學吸附於該多片基材之頂面 上； 將該單一反應器中之非化學吸附反應物稀釋至第二預 定壓力；及 自該單一反應器移除經稀釋之非化學吸附反應物， 其中該第二預定壓力係高於該第一預定壓力。 16.如申請專利範圍第15項之方法，其中該反應器係包括 一壓力控制閥，連接於排氣管，其中該稀釋係包括實 質關閉該控制闊，並提供惰性氣體於該反應器中，同 時停止將氣體反應物導入該反應器中。 17·如申請專利範圍第15項之方法，其中該反應器係包括 一壓力控制閥，連接於排氣管，其中該稀釋係包括提 供一惰性氣體於該反應器中，其量實質多於該氣體反 應器，同時停止將氣體反應物導入該反應器中。 18. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該第一預定壓力 係介於0.1托耳及0.5托耳之間。 19. 如申請專利範圍第1 5項之方法，其中該第二預定壓力 係較該第一預定壓力高1.5倍。 O:\71\71703-921022.d〇C 本紙張尺度逋用中國國家揉準(CNS) A4规格<21〇x297公釐) 20· =請專利範圍s15項之方法，其中該移除係藉泵柚 孩槽進行，以使反應器壓力降低至第三預定壓力， 其中該第三預定壓力係低於該第一預定壓力。 21·如申請專利範圍第2〇項之方法，其中該第三預定壓力 係較該第一預定壓力低0.5倍。 22.如申請專利範圍第㈣之方法，其中該移除係藉栗抽 該槽進行，以使反應器壓力降低至第三預定壓力， 其中该第三預定壓力係低於該第一預定壓力。 23·如申請專利範圍第15項之方法，其中該反應器係為爐 式反應器，其中實質所有基材頂面皆面向相同方向， 以進行自動化晶圓輸送。 24.如申請專利範圍第15項之方法，其中該多片基材之數 量係多於一百片。 25·如申請專利範圍第i 5項之方法，其中該反應係具有單 一反應空間，用以進行原子層沉積，使得所有基材皆 放置於該單一反應空間内。 26· —種用以形成薄膜之原子層沉積（ALD)方法，包括： a) 將一或多片半導體基材嵌入一槽内； b) 於第一預定壓力下將第一氣體反應物導入一反應器 中，使得該反應物之一部分化學吸附於該一或多片基 材的表面上； c) 藉著注射一惰性氣體於該槽中，以稀釋該反應器中 之非化學吸附第一反應物，而使該反應器之壓力較該 第一預定壓力增高； -4 - 〇：\71\71703-921022.d〇C 本纸張尺度適用中國困家揉準(CNS) A4规格(210 X 297公釐) 593736
    d) 自該槽移除該非化學吸附之第一反應物； e) 於第二預定壓力下，將第二氣體反應物導入該反應 器中’以藉由化學交換形成單一原子金屬層； 0於該反應器中稀釋非化學吸附之反應物，以增加該 反應器之壓力；及 g)自該槽移除該非化學吸附之反應物。 27·如申請專利範圍第26項之方法，其中該第一預定壓力 實質上與該第二預定壓力相同。 28·如申請專利範圍第26項之方法，其中該第一預定壓力 係異於該第二預定壓力。 29·如申請專利範圍第26項之方法，其中，於該第一及第 二稀釋期間，該反應器壓力係增加至個別不低於該第 一及第二預定壓力的1.5倍。 30·如申請專利範圍第26項之方法，其中該移除係藉著泵 抽該槽至第三預定壓力而進行，該第三預定壓力實質 上低於第一或第二預定壓力。 31·如申請專利範圍第26項之方法，其中該單一原子層係 為 Al2〇3、Ti02、Zr02、Hf02、Ta205、Nb205、Ce02、 Y2O3、Si02、In2〇3、Ru02 或 Ir02之氧化物層。 32·如申請專利範圍第26項之方法，其中該單一原子層係 為 SrTi03、PbTi03、SrRu03、CaRu03、（Ba，Sr)Ti03、 Pb(Zr，Ti)〇3、（Pb，La)(Zr，Ti)03、（Sr，Ca)Ru03、（Ba， Sr)Ru03、經 Sn摻雜之 In203(IT0)、經 Fe摻雜之 ln203、 或經Zr摻雜之ln203之複合氧化物層。 O:\71\71703-921022.d〇c * 5 - --_-___!-；-- 本紙乐尺度逋用中國國家樑準(CNS) A4规格(210X297公釐）
    装 訂 Λ ^3736
    申清專利範圍 33·如申請專利範圍第26項之方法，其中該單一原子層係 為 SiN、NbN、ZrN、TiN、TaN、Ya3N5、AIN、GaN、 WN、或BN之氮化物層。 34,如申請專利範圍第26項之方法，其中該單一原子層係 為 WBN、WSiN、TiSiN、TaSiN 或 AlTiN 之複合氮化物 層。 35如申請專利範圍第26項之方法，其中該單一原子層係 為 Si、Al、Cu、Ti、Ta、Mo、Pt、Ru、Rh、Ir、W 或 Ag 之金屬層。 36·如申請專利範圍第26項之方法，其中該單一原子層係 為Al、W、Ti或Co之石夕化物層。 37·如申請專利範圍第26項之方法，其中該單一原子層係 為金屬矽酸鹽材料（MNxSix02)，金屬，，M，，係選自由铪 (Hf)、锆（Zr)、钽（Ta)、鈦（Ti)、铯（Cs)及鋁（A1)所組成 之群。 38.如申請專利範圍第26項之方法，其另外包括重複步驟 (b) - ( g)中之至少一步驟的步驟。 39· —種形成薄膜之方法，包括： a) 提供一反應器，具有單一反應空間； b) 將多片具有一處理表面之晶圓裝栽於該反應空間 内，其中該晶圓之處理表面係面向實質相同方向； c) 將一第一反應物導入該反應空間内，其中該第一反 應物之一部分係化學吸附於該多片晶圓之各晶圓之處 理表面上； -6- O:\71\71703.92l022.doc 本紙張尺度遴用中國钃家揉準(CNS) A4规格<210 X 297公釐) 593736 8 8 8 8 A B c D 申請專利範圍 d) 自該反應空間移除該第一反應物的非化學吸附部 分； e) 將一第二反應物導入該反應空間内，其中該第二反 應物之一部分係化學吸附於該多片晶圓中各晶圓的處 理表面上；及 f) 自該反應空間移除該第二反應物的非化學吸附部 分。 40.如申請專利範圍第39項之方法，其另外包括重複步驟 (c) - ( f)中之至少一步驟的步驟。 O:\71\7l703-921022.doc 本纸張尺度遑用中國國家揉準<CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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