TWI243214B - Gas chemistry cycling to achieve high aspect ratio gapfill with HDP-CVD - Google Patents

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五、發明說明（） 發明領域： 本發明係有關於在基板上製造積體電路。特別是’本 發明係有關於用以提昇高密度電漿化學氣相沉積技術之 填充能力的方法及設備。 發明背景： 在現代半導體元件之製造過程中，利用氣體化學反應 使薄膜形成於半導體基材上係其中一個重要步驟。此類沉 積處理稱作化學氣相沉積（CVD)。傳統的熱C VD處理係將 反應氣體供應到基材表面，而熱激發的化學反應即在該表 面上產生吾人所想要的薄膜。在另一方面，電漿增強 CVD(PECVD)技術係將射頻（RF)能量施加於接近基板表面 的反應區而促使反應氣體激發或游離，並藉此形成電漿。 電漿内的高反應性物種會降低發生化學反應所需要的溫 度’因而相較於傳統的熱CVD處理，此等高反應性物種 可降低貫施此類CVD處理所需要的溫度。此等優點進一 步由南金度電漿（hdp)cvd技術充分利用，其中高密度電 漿係在低壓真2下形成’因此電漿物種更具反應性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱||背&之注*事項再填寫本頁> -^9— 上述任何一種CVD技術可在積體電路的製造過程中 運用於沉積導電性或絕緣性薄膜。對於諸如沉積積體電路 内的絕緣薄膜而做為預金屬或互連金屬介電層或對於漫 溝絕緣層而T，CVD薄膜其中一項重要的物理性質係完全 填充相鄰結構間之間隙的能力，使其不會在間隙内留下= 隙。此項性質稱作薄膜的間隙填充能力。需要填充的間； 第4頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格 ---—- 1243214 Λ7 五、發明說明（） 包括相鄰凸起結構之間的介門 ^^ ^ 7二間，例如電晶體閘極或導線， 以及經過蝕刻的溝渠或相似者。 近年來隨著半導體元件拙 (請先閱請背面之注*事項再填寫本頁) 1 %何、、，°構尺寸的縮小，此類間 隙的高度和其寬度的比值-即所如 丨1即所，的「深寬比.C，aspect ratl〇”）-已顯著増加。完全填充同時具有高深寬比」和寬度小 的間隙為半導體製造業者帶來挑戰。簡而f H $㈣ 通常係在於被沉積的薄滕灰、、土六4 、 辱暝I去在被填无之前即以隔離於 間隙的情沉下成長。無法完全壌充間 、 π王唭无間隙的結果將導致空隙

形成於被沉積層當中，如此牌X 此將不利於疋件的操作性能，例 如由塞入吾人不想要的雜質而產生不良影響。 因此’半導體業界持續努力發展新技術和新的薄膜沉 積化學作用，以應付諸如間隙填充等課題的挑戰。舉例而 言，多年以前，某些製造商將以錢為主並用於互連金屬 介電氧化矽層的化學作用轉變為以四氧乙基矽（te〇s)為 主的化學作用。此項轉變至少有部分原因係由於以KM 為主的氧化層能夠改善填充能力。雖然以TE〇s為主的化 學作用確實能夠改善填充能力，但是當需要完全填充高深 寬比且寬度小的間隙時，其仍然會遇到限制。 多重步驟的沉積及蝕刻製程係半導體業界所發展的 一種製私，其用於改善各式不同沉積處理-其中包括以 TEOS為主的氧化矽沉積化學作用-的間隙填充能力。此種 製程經常被稱作沉積/蝕刻/沉積製程或簡稱為 ”dep/etch/dep”。此種dep/etch/deP製程將間隙填充層的沉 積劃分為兩個或兩個以上的步驟’並以電漿餘刻步驟來匡 第5頁 本纸張尺度適用中國國家標準（CNs)A4

1243214 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 Β7 五、發明說明（） 隔。電漿姓刻步驟蝕刻第一沉積薄膜之上角多於蝕刻沉積 於側壁和間隙之下部的薄膜部分，藉以讓後續的沉積步驟 能夠填充間隙而不會過早與其隔離。在典型情況下， dep/etch/dep製程係利用「濺鍍蝕刻」製程，其中物理濺 鍍器結合於化學性蝕刻。此種dep/etch/dep製程可利用多 處理室（個別的處理室單獨用於沉積或蝕刻）或在當場處理 的單一處理室内進行。概括而言，對於任何給定的化學作 用而言’相較於特定化學作用所容許的一般性沉積， dep/etch/dep製程較適用於填充高深寬比且寬度小的間 隙。 高密度電漿化學氣相沉積（HDP-CVD)製程不會和其 它CVD製程一樣遇到相同的填充間隙問題。此係由於氨 氣或其它濺鍍劑通常會在HDP-CVD沉積製程當中被導入 氣態混合物，並且由於施加RF偏壓可提供驅使方向性離 子的電位。沉積氣體與濺鍍劑的結合即構成一種製程，其 可同時將薄膜沉積於基板上以及濺鍍成長中的薄膜。為此 緣故’ HDP-CVD技術有時被稱作同步dep/etch製程。然 而’貫際操作中已發現到，雖然相較於非H D P - C V D製程 而言，HDP-CVD製程大致上具有較佳的間隙填充能力， 但是對於某些間隙寬度，可以填充之間隙的深寬比仍然存 在限度。舉例而言，利用HDP-CVD無法在寬度〇15微米 且 >木寬比超過4 · 5的直壁式間隙内進行介電層的間隙填 充；對於某些具有錐形壁的間隙而言，間隙填充的限度气 許存在於較高的深寬比，但上限總會是存在。此結果士 第6頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公复） (請先閱tt背面之注意事項再填寫本頁) IV— 訂--------- 1243214 Λ7 經 濟 部 智 .¾ 財 產 局 員 工 消 費 合 社 印 製 五、發明說明（) --— 因有部分是因為HDP-CVD製铲μ、执德八田 _ 、 I扶的歲鍍刀I運作不均向所 導致；由於沉積過程中所形成 农丹眹 < 特有麵包形 狀，以非均向性姓刻來移除多餘的材料將較為有利。 根據上述持續存在於習知hdp_cvd間隙填充沉積技 術的問題，吾人需要一種新穎且經過改良的方法利用 HDP-CVD製程來填充間隙。 發明目的及概述： 習知技術之缺點可利用在HDp_CVD環境内施行氣體 化學作用循環的間隙填充方法來克服。氣體化學作用循 可藉由思考本發明其中一個具體實施例而被理解，其中 系列形成於基板上之若干梯狀表面之間的間隙被填充。 此實施例中，介電膜在處理室内經過一連率的氣體循環 驟而沉積於基板上。首先，將含有沉積氣體和惰性氣體 氣態混合物供應到處理室。高密度電漿係由此氣態混合 所形成並沉積於基板，同時夺形成空隙之前可部分地填 間隙。接著，氣體化學作用進行循環，使得在基板冷卻 後，蝕刻劑能夠流入處理室，並且選擇性地移除位於間 頂部的材料，同時不會影響已經位於間隙底部的材料。 此將會重開間隙而能夠沉積更多的材料，因而氣體化學 用將再度循環’以提供含有沉積氣體和惰性氣體的氣賤 合物。高密度電漿係由此氣態混合物所形成並沉積額外 材料於間隙。如此將可充分填充間隙，並取決於間隙的 徵而定；對於某些間隙而言’持續循環額外增加的姓刻 環 在 步 的 物 充 之 隙 如 作 混 的 特 及 (請先閱讀背面之注意事項再填冩本頁) 丨訂--------- ^"""；一 中關家鮮（CNSM4規格（210 : 1243214 、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制代 沉積可以完全填充該等間隙。 HDp循％的混合式沉積及錢 的比值來描述其特徵；其中，淨戈 可由沉積對濺鍍 總合對覆蓋層機鍍率的比值係一：：率與覆蓋層滅鍍率 之一實施例中，第一 HDP循 用的參數。在本發 至2〇來進行；此比# 3 ^ '儿積/濺鍍比值介於5 仃此比值最好介於9至丨5 ,名路 循環亦最好以範圍介於5 。後π的各個HDP 、 至2 〇的積/錢分：p 在一個實施例中，第_ > _ /，又匕值來進行。 r罘一，儿積/濺鍍比值小於 > 運用的比值。在某此每姑如由 、罘—〉几積步驟 彺杲二只她例中，蝕刻劑氣體可 離化的钱刻劑原子所供應；然而，在其a杂、逐端 劑係當場供應，以便在i 匕3施例中，蝕 乂便在早獨的處理室内持續 離化的㈣劑原子以氟料為最佳 ★订處理。 NF3所提供。 例中，其 本發明之方法可在電腦可讀儲存媒介上余·Α 可讀儲存媒介擁有在其上執行的電腦她而電 項枉式，用 』匕 基板處理系統的運作。此類系統包括處理室、電牌、伯 統:基板支撐器、氣體輸送'系統，以及系統控=產生 可謂程式包含用於操作基板處理系 — 相7 ，用以根 述貫施例而使薄膜形成於位在處理室内的基板上 經由參照說明書與圖式之其餘部分當可進一， 本發明之本質與優點。’ 之 所 游 請 先 閱 η 背 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁 游 以 腦 導 系 電腦 據 上 瞭解 訂 f 第8頁 本紙張尺·度適用中0國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7

1243214 五、發明說明（） 簡單說明i 罘1 A圖為根據本發明之高密度電漿化學氣相沉積系統之 一實施例的簡要圖； 第1 B圖為可用於結合第1 A圖之示範性CVD處理室的氣 體環之簡要剖面圖； 第1C圖為可用於結合第1A圖之示範性CVD處理室的監 視器及光筆之簡要剖面圖； 弟1D圖為示範性處理控制電腦程式產品之流程圖，該處 理控制電腦程式產品可用於控制第1 A圖之示範性 CVD處理室； 第2(a)圖繪示利用高沉積/濺鍍比值及最佳化RF功率之 HDP-CVD間隙填充處理所得到的本徵沉積輪廓； 第2(b)圖繪示利用低沉積/濺鍍比值之hdp-CVD間隙填充 處理所得到的本徵沉積輪廓； 第2(c)圖繪示利用高沉積/濺鍍比值及非最佳化RF功率之 HDP-CVD間隙填充處理所得到的本徵沉積輪廓； 以及 第3圖為本發明之一實施例的步驟流程圖。 <—i — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·丨 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖號對照說明： 10 高密度電漿化學氣相沉積（HDP-CVD)系統 13 處理室 14 圓頂 16 電漿處理區 17 基板 19 基板收納部件 20 靜電夾盤 第9頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規烙（210^297公釐) 1243214 A7 137 ------------- I •卜----^______________ (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則代 五、發明說明（） 2 1 基部 23 加熱器板 25 節流閥主體 27 通道閥 2 9 頂部線圈 3 1 A 頂源射頻產生器 31C 偏壓RF產生器 3 2 C 偏壓匹配網路 34A-E 氣體源 35A、35A’、35B、35B’ 36 氣體環空腔 38 > 38A 輸送管路 40 氣體喷嘴 43 A-B 閥門 4 5 頂部噴嘴 48 頂部空腔 51 遠端微波產生器 54 供給埠 56 下部處理位置 60 系統控制器 62 記憶體 65、65A CRT監視器 70 真空系統 80B 偏壓電漿系統 22 主體構件 2 4 冷卻板 2 6 節流閥門 28 幫浦 3 0 侧邊線圈 3 1 B 側邊源射頻產生器 3 2 A、3 2 B 匹配網路 33 氣體輸送系統 3 5 C、3 5 D ’ 流量控制器 37 氣體環 39 氣體源噴嘴 41 主體空腔 44 真空前部管路 46 頂部排氣孔 50 潔淨系統 53 反應器空腔 55 施加器管 57 上部載入位置 61 處理器 63 電腦程式 66、66A 光筆 80A 源電漿系統 第10頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公t ) 1243214 A7 R7 五、發明說明（ 220 間隙 222 高帽物 224 小尖峰 226 線路 240 間隙 242 帽狀物 246 線路 260 間隙 262 高帽物 264 小尖峰 266 線路 發明詳細說明： I.簡介 本發明之實施例係針對一種用於將介電膜沉積於 板上的方法及設備。對於具有給定寬度的間隙而言，此 在HDP-CVD環境内利用氣體化學作用循環，並 ^ ίΠ ^ XX JL·^ X - V u ^ ^ I 在提高深寬比之下容許介電膜以幾近1 00%的間隙填充 度被沉積。舉例而言，對於〇· 1 5微米的間隙，在高達 1的深寬比之下可達到幾近1 〇 〇 %的間隙填充。氣體化學 用循環的蝕刻階段可立即在當場進行處理，因而能夠讓 體沉積能夠持續進行處理。 基 等 且 程 6 作 總 ▼裝卜—— (請先閱ts背面之注意事項再填寫本頁) ' n n Φ I i n n an n n —9 I 、-e 婦 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4規格（21〇χ 297公釐） II.示範性基板處壤系統 第1 A圖1會不高密度電漿化學氣相沉積（HDP-CVD)系 統1 〇之一實施例，其中根據本發明之介電層可被沉積。 系統1 〇包含處理室1 3、真空系統70、源電漿系統8 0 A、 偏壓電聚系統80B、氣體輸送系統3 3，以及遠端電漿潔淨 系統50。 第11頁 ^纸張尺度適用中國國家標準 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1243214 ^___ 五、發明說明（） 製 理罜U之上部包含圓頂14，其由陶瓷介電材料所 的、、’例如氧化鋁或氮化鋁。圓頂14界定電漿處理區16 气{邊界％漿處理區1 6之底部係由基板1 7和基板支撐 :18炙上表面來界定邊界。加熱器板23和冷卻板24 =蓋並熱性耦合於圓頂14。加熱器板23和冷卻板24可將 在1 0 0 c至2 0 0 C的圓頂溫度控制在±丨〇 〇c的範圍 嚎此可谷許圓頂溫度在各式處理過程中進行最佳化。 。而口相較於沉積處理，潔淨或蝕刻處理可能需要將 f頂維持在較高的溫度。精確控制圓頂溫度亦可減少處理 至内的薄片或粒子數目，同時能夠改善被沉積層與基板之 間的附著性。 、處理主1 3之下部包含主體構件22，其使處理室接合 、真二系統。基板支撐構件1 8之基部2 1係設置於主體構 上並和主體構件22共同形成連續的内表面。基板 系由自動控制葉片（未圖示）經過處理室1 3側邊的插入/移 除開口（未圖7F )而輸送到處理室丨3内或從處理室丨3移 出 &舉检（未圖示）在馬達（亦未圖示）控制下先上升而後 P条飞Γ -+Λ- ’精以將基板從自動控制葉片由上部載入位置57移 動到下邵處理位置5 6，其中基板被放置在基板支撐構件 1 8之基板收納邵件丨9上。基板收納部件1 9包含靜電夾盤 20 ’其可在基板處理過程中將基板固定於基板支撐構件 1 8。在較佳實施例中，基板支撐構件丨8係由氧化鋁或鋁 陶瓷材料所製成。 真2系統70包含節流閥主體25，其籠罩雙葉節流閥 第12頁 III— -1 I I * I n nil n I I n I I I I n I ! 111 (請先閱tf背面之注意事項再填寫本頁) 1243214 A7 _____B7__ 五、發明說明（） 26，並接合於通道閥27與渦輪分子幫浦28。應注意的是， 節流閥主體2 5對氣流提供最小的阻礙，而且能夠進行對 稱抽吸。通道閥2 7能夠隔離幫浦2 8與節流閥主體2 5，旅 且能夠在節流閥26完全開啟時，藉由限制排氣流量來控 制處理室的壓力。節流閥、通道閥及渦輪分子幫浦的配置 方式能夠精確且穩定地將處理室壓力控制在1 mtorr至2 torr ° 源電漿系統8 0 A包含設置於圓頂1 4的頂部線圈2 9 及側邊線圈30。對稱的接地護罩（為圖示）可降低線圈之間 的電性耦合。頂部線圈29係由頂源RF(SRF)產生器3 1A 供應電源，而側邊線圈3 0則由側邊S RF產生器3 1 B供應 電源’如此即可讓各線圈各自得到操作電源的等級和頻 率。此種雙線圈系統容許控制處理室1 3内的徑向離子密 度’藉以提昇電漿的均勻性。侧邊線圈3 0和頂部線圈2 9 通常係以電感驅動’因而不需要互補電極。在具體實施例 中’頂源RF產生器3 1A在標稱2MHz下可提供高達2 5〇〇 瓦的RF功率，而側邊源rf產生器31B在標稱2MHz下 則可提供高達5,000瓦的RF功率。頂RF產生器與側邊 RF產生器的操作頻率可以偏離標稱操作頻率（例如分別偏 離到1.7-1·9ΜΗζ以及1.9-2.1 MHz)，以提昇產生電槳的效 率。 偏壓電漿系統80B包含偏壓RF(‘‘BRF，，）產生器3 i c及 偏壓匹配網路32C。偏壓電漿系統8〇B係將基板部件 電谷耦合於做為互補電極的主體構件2 2。偏壓電漿系統 第13頁 (CNS)A4 規格（210 X 297 公餐） 、 Ψ |^ ^· 1— =--- -II ....... /t —1 n / 0、- (請先閱If背面之注意事項再填寫本頁) 蜂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1243214 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（） 8 Ο B適用於提昇源電漿手吞、 H、，无8 Ο A所產生惑電漿物種（例如 離子）傳送到基板表面的值於熹 曰T傳輸f。在具體實施例中，偏壓 Μ產生器在13·56ΜΗΖ可提供高達5,〇〇〇瓦的RF功率。 RF產生器31A 1 31B包含以數位方式控制的合成 器’並且在、約1.8至2.1MHz之間的頻率範圍内運作。各 產生器包含RF控制電路（未圖示），如熟習此項技藝之人 士所知’ RF控制電路係測量從處理室及線圈反射回到產 生态的包源’並且凋整操作頻率而得到最低的反射電源。 RF產生器通常被設計能夠在負載姆的本徵阻抗下進 tr操作RF功率可從具有不同於產生器之本徵阻抗的負 載而被反射。如此即可降低傳輸到負載的電源。此外，從 負載反射回到產生器的電源可能會超載而使產生器損 壞。由於電漿阻抗的範圍從小於5歐姆到9〇〇歐姆，除了 其Έ：因素之外，其取決於、電漿離子密度，並且由於被反射 的電源可為頻率的函數，因此依照被反射的電源來調整產 生器的頻率，將會增加從RF產生器傳送到電漿的電源並 保護產生器。另一種降低被反射電源以及提高效率的方式 係利用吳配網冷。 匹配網路3 2 A及3 2B係使產生器3 1 A及3 1 b之輸出 阻抗匹配於其各自的線圈29及30。RF控制電路藉由改變 匹配網路内的電容值，使其隨著負載改變而使產生器匹配 負載’以便調整兩個匹配網路。當從負載反射回到產生器 的電源超過某一限度時，RF控制電路可調整匹配網路。 一種提供穩定匹配並有效地使RF控制電路無法調整匹配 第Η頁 本紙》長尺度適國ϋ準（CnS)A4規格（2ι〇 χ 297-公,） —-—- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

• Γ • In n tn n 9»a n n il · ϋ ί si 11 n In I 1243214 A7 五、發明說明（） 網路：方式，係將反射電源的限度設定於超過任何預期的 反射包源值。如此將有助於在某些情況下使匹配網路固定 在最新狀態而使電裝穩定。 、、措施亦有助於使電漿穩定。例如，RF控制電路 可用於决疋輸送到負載(電漿)的電源’並可增加或減少產 生器的輸出電源、，以便在沉積薄膜時能夠維持大致為固定 的輸送電源。 氣缸輸送系統0 3經由輸送管路3 8 (僅圖示部分管路） 將來自數個氣體源、34A-34F的氣體供應到用於處理基板的 處理至内。如热習此項技藝之人士所瞭解，實際使用的氣 體源34A-34F以及實際連接於處理室13的管路會取決於 處理至1 3内進行的沉積和、潔淨處理而有所改變。氣體系 經由氣體環37及/或頂部噴嘴牝而被導入處理室13。第 1B圖為經過簡化的處理室丨3剖面圖，其顯示氣體環w 的進一步細節。 在一實施例中，第一及第二氣體源ΜΑ、MB，以及 第一及第二流量控制器35A,、35B，係經由氣體輸送管路 3 8 (僅圖示部分f路）而將氣體供應到氣體環3 7内的環空 腔36。氣體環37具有數個氣體源噴嘴39(僅圖示其中一 個喷嘴來說明），其可供應均勻的氣流到基板上方。噴嘴 的長度和角度可以變更，以容許修改在個別處理室内所進 行的特足裝程旎夠得到均勻的輪廓以及有效率地運用氣 體。在較佳實施例中，氣體環3 7具有1 2個由氧化叙陶瓷 所製成的氣體源噴嘴。 第15頁 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2l〇x 297公t --------.------u I (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 1243214 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 氣體環37另具有數個氧化劑氣體喷嘴40(僅圖示其中 一個噴嘴），其在較佳實施例中與較短的氣體源噴嘴3 9共 平面；在一個實施例中，其接收來自主體空腔4 1的氣體。 在某些實施例中，吾人不希望在氣體注入處理室13之前 將氣體源與氧化劑氣體混合在一起。在其它實施例中，可 能需要在主體空腔4 1與氣體環空腔3 6之間提供開孔（未 圖示），以便在將氣體注入處理室1 3之前先混合氧化劑氣 體與氣體源。在一實施例中，第三及第四氣體源3 4C、 3 4D，以及第三及第四流量控制器 35C、35D’係經由氣體 輸送管路3 8而將氣體供應到主體空腔。額外的閥門-例如 43B(其它閥門未圖示）-可由流量控制器關閉流入處理室的 氣體。 在使用可燃性、毒性或腐蝕性氣體的實施例中，吾人 希望在沉積之後去除殘留在氣體輸送管路中的氣體。例 如，此可利用三向閥門-例如閥門43B-使處理室1 3隔離輸 送管路3 8A而完成，並且提供輸送管路3 8A的出口到真空 前部管路44。如第1A圖所示，其它類似的閥門-例如43 A 和43B-可以被納入其它氣體輸送管路。此種三向閥門可在 實際應用中配置於接近處理室1 3處，藉以縮小未流通的 氣體輸送管路的容積（位於三向閥門與處理室之間）。此 夕卜，雙向（開啟-關閉）閥門（未圖示）可配置於流量控制器 ("MFC”）與處理室之間，或配置於氣體源與MFC之間。 請參照第1A圖，處理室1 3另具有頂部噴嘴45和頂 部排氣孔46。頂部噴嘴45和頂部排氣孔46可以獨立控制 第16頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------.---· U I (請先闓tf背面之注意事項再填寫本頁) 訂---- 4 1243214 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 氣體的頂部和側邊流量，如此可提高薄膜的均勾性，並且 能夠微調薄膜的沉積和摻雜參數。頂部排氣孔4 6係一種 環繞在頂部喷嘴4 5的環狀開口。在一實施例中，第一氣 體源34A供應氣體源噴嘴39以及頂部噴嘴45。源喷嘴 MFC 3 5A，係控制輸送到氣體源噴嘴39的氣體流量，而頂 部噴嘴MFC 3 5 A則控制輸送到頂部氣體噴嘴45的氣體流 量。同樣地，MFC 3 5B和3 5B，兩者可控制來自單一氧氣源 -如源3 4B-流入頂部排氣孔46與氧化劑氣體噴嘴4〇兩者 的氧氣流量。供應到頂部噴嘴45和頂部排氣孔46的氣體 可在流入處理室1 3之前維持隔離狀態，或者氣體可在流 入處理室13之前即先在頂部空腔48内混合。相同而隔離 的氣體源可用於供應到處理室的各個部分。 遠端微波生成電漿潔淨系統5 0係配置用於定期清潔 處理室零件的沉積殘留物。此潔淨系統包含遠端微波產生 5 1，其在反應器2腔53内由潔淨的氣體源34E(例如氟 刀子、二氟化氮、碳氟化合物或相等物）生成電漿。由此 電漿所生成的反應性物種會經由潔淨氣體供給埠54並透 ^施加态㊁5 5而輸送到處理室1 3。運用於容納潔淨電漿 T材料（例如空腔53和施加器管55)必須能夠抵抗電漿的 ^ 由於所欲電漿物種之濃度會隨著離開反應器空腔5 3 的距離而降低，因此反應器空腔53與供給埠54之間應儘 可此保持較短的距離。在遠端生成潔淨電漿能夠有效率地 運用微波產生器，而且不會使處理室零件遭受到可能存在 於田％形成的電漿之發光放電的溫度、輻射或轟擊等。因 第17頁 (請先Mlf背面之注意事項再填寫本頁)

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AT 五、發明說明（ 此較谷易受到影響的零件-例如靜— 仿製曰Π + 今包夾盤20-不需要覆蓋 仿I叩®，或以其他方式加以保 理目丨1以、培& ^ 而*场的電漿潔淨處 、、々、5又法保護較容易受到影燮& 中，此插加… < 」心#的零件。在一實施例 此種冻淨系統係在遠端用於使 A供-μ + 刻劑原子游離，而後 再供應到處理t 13。在另一實 玄，立士可以運用多重處理 其中沉積和餘刻步驟係在分隔的處理室内進行 中；系統控制器6〇係控制系統丨。的運作。在較佳實施例 禮/制杏6〇包含記憶體62，諸如連接於處理器61的硬 碟機、軟碟機（未圖示）及卡架（未圖示 板電腦⑽CM未圖示)、類比及數位式輸入/輸出機板(未圖 I)、介面卡（未圖示）以及步進馬達控制器機板（未圖示： 寺。$ 系統控制器符合 VME(Versa M〇dular Eu^ean)# 準所疋義的機板、卡座以及連接器的尺寸規格和型式。 VME標準同時定義具有16位元資料匯流排及μ位元位址 匚流排的匯流排結構。系統控制器3丨係在儲存於硬碟機 的電腦程式控制下運作，或透過其它電腦程式-如儲存在 可移除式磁碟的電腦程式-來運作。電腦程式係支配諸如 特走I程的計時、氣體混合、RF功率等級及其它參數等c 使用者與系統控制器之間的介面係經由監視器，例如陰極 射線管（”CRT，’）65及光筆66，即如第1C圖所示者。 第1 C圖、纟會示用於結合第1 A圖之示範性c v D處理室 的示範性系統的邵分使用者介面。系統控制器60包含處 理器6 1，其連接於電腦可讀記憶體62。記憶體62最好為 硬碟機’但記憶體62亦可為其它類型的記憶體，諸如， 第18頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4 規格（210 X 297 公 t ) % if (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

· I I 線Mr 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1243214 A7 五、 發明說明（ 每濟部智慧財產局員工消費合作社印製 喝圯隐(ROM)、可編程唯讀記憶體（pR〇M)及其它。 系、洗控制器6 0係在儲存於記憶體6 2内之電腦可讀格 式的甩腦私式63 制下運作。電腦程式係支配諸如特定 敗私的计時、溫度、氣體流量、RF功率等級及其它參數 等使用者與系統控制器之間的介面係經由CRT監視器 65及光筆66，即如第lc圖所示者。在較佳實施例中使用 兩〇農視备65、65A以及兩支光筆66、66A，其中一台設 置於潔淨室之壁面（65)供操作人員使用，而另一台則設置 於土面的後方供伺服人員使用。兩台監視器丨39a和13扑 可同時顯示相同資訊，但只有一支光筆(如66)能夠使用。 操作人員可以觸控顯示器螢幕的區域並按壓光筆上的 鈕（未圖示）來選擇特定螢幕或功能。經過碰觸的區域會 變顏色或者顯示出新的選單或螢幕，以確認被光筆選擇 電程式碼可以任何傳統的電腦可讀程式設計語 進行撰寫：例如，68〇⑽組合語言、C、C + +或Pascal語言 口適的私式碼可利用傳統的文字編輯器輸入單獨或多 樓案中，並存放在電腦可讀媒介内（例如電腦之記憶體 統），或在電腦可讀媒介内執行。若輸入的程式碼内容 以问階浯T所撰寫，則程式碼會進行編譯，而編譯過的 式碼隨後會與預先經過編譯的Wind〇ws@副程式函式庫 目的碼進行連結。為了能夠執行經過連結和編譯的目 碼’系統的使用者會呼叫目的碼而致使電腦系統將程式 載入記憶體内。然後，中央處理單元（cpu)讀取並執行程 式碼’以執行程式所指定的工作。 按 改 言 個系係 程 的 石馬 I u 1· n n n n urn I n —rf · 1 n (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂----- 第19頁 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2丨0 x 297公釐） 1243214 Λ7 五、發明說明（ 經濟部智慧时產局員工消費合作社印製 第1D圖顯示電腦程< 100之階層控制結構的方塊 圖。使用者可利用光筆介面將製程設定編號和處理 輸入製程選擇副程式丨丨〇，以回 ) .,.^ 應顯不於CRT監視器的選 早或螢幕。為執行指定的處理 、 τ义肩預先決足的製程參數 設足可由預先定義的設定編號加以識別。製程選擇 副程式1 1 〇係指出：（i)多重處理 、 至系統中所欲的處理室· 以及⑼為使處理室執行所欲完成之製程所需的製程參’ 设定。為執行特定處理所需的製程參數與製程條件有關 :中包括處理氣體組成和流率、溫度、壓力以及電衆 恐’例如RF功率等級和處理室的圓頂溫度等，上述製 參數係以製作法的形式提供給使用者。由製作法所指定 參數係利用光筆/CRT監視器介面而被輪入。 用於監視製程的訊號係由系統控制器60的類比及 位輸：機板所提供’而用於控制製程的訊號則輸出到系 控制器60的類比及數位輸出機板。 u 。製程排序副程式120所包含的程式碼係用於接受來 製心選擇副程^ 1 10的處理室和製程參數設^，以及用 控制不同處理室的運作。多位使用者可輸人製程設定編 和處理至、編號，或者單獨使用者可輸入多種製程設定編 和處理室編號，排序副程式1 20係以所欲的次序來排定 選擇的製程。在較佳情況下，排序副程式丨2 〇所包含的 弋馬係用以執行下列步驟：（丨）監測處理室的運作，以判 處理至是否被使用；（11)判斷使用中的處理室内執行何 ^£α· . β ’以及（111)根據處理室和執行製程類型的可用性 數 狀 程 的 數 統 於 號 號 所 程 種 來執 --------·—ί .— (請先閱tf背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------Μ 第20頁 (CNS)A4 規格（210x297 A243214

五、發明說明（） 行所欲的製程。可利用監測處理室的傳統方法，例如輪詢 法。當排定需要執行的製程時，排序副程式1 20可加以設 計而考量到各個由使用者輸入之要求的「時期」，或目前 使用中之處理室的狀態，並與選擇所欲的製程之製程條件 或系統程式設計師所欲納入的任何其它相關因素相互比 較’以便決定時間排程的優先次序。 一旦排序副程式1 2 0決定出下一個將要被執行的處理 室及製程設定結合之後，排序副程式丨2 〇會將特定製程設 定參數傳送到處理室管理副程式1 3 0A-C而開始執行製程 設定，處理室管理副程式根據排序副程式丨2 〇所決定的製 程設定來控制處理室1 3或其它可能存在的處理室（未圖示、 内的多項處理工作。 處理室零件副程式的例子包括基板定位副程式i 4 〇、 處理氣體控制副程式1 5 0、壓力控制副程式1 6〇，以及兩 漿控制副程式1 70。凡熟習此項技藝之人士當可得知，其 它處理室控制副程式亦可被納入，並取決於在處理室^ 内所選擇執行的製程類型而定。在運作過程中，處理室管 理副程式1 30A係根據被執行的特定製程設定來進行選擇 經濟部智慧时產局員工消費合作社印製 性排程’或呼叫處理室零件副程式。處理室管理副程式 130A係以相同於排序副程式ι20排定下一個被執行的處 理室和製程設定的方式來排定處理室零件副程式。…: t青況下’處理室管理副程式130A包含下列步驟：監測： 種反應室零件；根據被執行的製程設定之製 人灰和·參數來決定 需要操作哪些零件；以及開始執行處理室零件副程式，以 第21頁 本紙張&度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2iq X 297公斐） 1243214 A7 經晋部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 回應上述監測和決定之步锦。 現在參照第1 A圖及箓， 〇圖來說明特含& + 件副程式之運作。基板定护3ί ^宁疋的處理室零 乂备】年呈1 4 0 控制用於將基板載入基板# ^ 0所包含的程式碼係 又每部件1 8的虛掷A + 板定位副程式1 4 0亦可在+ ☆ 里至零件。基 仗％成其它製程 PECVD反應器或多重處理& 曼’担制將來自 處理室13。 里至内之其它處理器的基板送入 處理氣體控制副程式i 5 〇所包本、 、 處理氣體的組成和流率。副程+ ^、 、·’、，係用於fe制 J秸式150控制安全 圖示）的開啟/關閉位置，並且提 1門（未 4降下泥I控制器以 到所需要的氣體流率。所有處理言 至零件副程式，包括處理 氣體控制副程式150在内，均由處 乂里 一 田屣理至管理副程式13〇a 呼叫。副程《150係接收來自處理室管理副程式i3〇A 關於所需要之氣體流率的製程參數。 在典型情況下’處理氣體控制副程式15〇開啟氣體 應管路，並且重複執行：（i)讀取必要的流量控制器；^ 將讀數與接收來自處理室管理副程式l3〇A的所需流率 以比較；以及（iii)在必要時調整氣體供應管路的流率。 外’處理氣體控制副程式1 50包含監測危險的氣體流率 步驟，當偵測到危險狀況時，將會啟動安全關閉闕門。 在某些製程中，例如氬氣等惰性氣體會流入處理室 内’藉以在反應性處理氣體被導入之前，先穩定處理室 的氣壓。在此等製程中，處理氣體控制副程式丨5 〇會經 程式化設定用以執行步驟如下：H 氣體流入處理室13 第22頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公S ) 得 埋 且 供(U) 加 此 之 13 内 過 -n n n n ϋ n n« n n · n ϋ 1 n «I n n 一 oy · n n n ϋ n ϋ n I (請先閱t#背面之注意事項再填寫本頁} 1243214

五、發明說明（） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 並持續一段必 —— …^戈的時間以穩定^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 上述步驟。 ―一’ 此外’當處現濟蝴山 孔植由液態前驅物（例如四氧乙基矽 (TEOS))氣化而成睡 處理氣體控制副程式1 5 0會納入透過存在於發泡器紐° 千内的液態前驅物將輸送氣體（例如氦 氣）氣泡化的步驟，十3 或疋衲入將氦氣導入液體注入閥門的 步驟。對於此類絮p a ^衣杜而5，處理氣體控制副程式1 5 0會調節輸送氣體的流量、私 T 發泡器内的壓力，以及發泡器的溫度，以得到所雷,/ V 要的處理氣體流率。如上所述，所欲的處理氣體流速會被傳逆$丨旁寻运到處理氣體控制副程式1 5 0而做為 程參數。 此外處理氣體控制副程式1 5 〇包括下述步驟··藉 存取。有，"足處理氣體流率之必要數值的儲存列表而 仔必要的輸送氣體流率、發泡器的壓力，以及處理氣體 率所適用的發泡器溫度。—旦取得必要的數值之後，輸 氣缸流率、發泡器壓力以及發泡氣溫度會被監測，同時 較必要的數值並藉以調整。 處理氣體控制副程式丨5 〇亦可利用獨立的氦氣控 (IHC)田ij私式（未圖示），並透過晶圓夾盤内的内部和外部 道來控制熱傳氣體-例如氦氣_之流量。此氣流係使基板 性辖合於夾盤。在典型製程中，晶圓係由電漿與形成膜 之化學反應進行加熱，而氦氣可透過夾盤使基板冷卻， 亦可以水來冷卻。如此即可將基板的溫度維持在低於 會抽壞已存在於基板上之特徵結構的溫度。 円 製 由 取 流 送 比 制 通 熱 但可能 -------·------UI (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) . 第23頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNSM4規格（210 X 297公餐） 1243214 A7 五、發明說明（） 壓力fe制副程式1 6 0所包含之程式碼係藉由調整處理 室之排放部件内的節流閥26的孔徑大小來控制處理室1 3 内的壓力。至少有兩種基本方法利用節流閥來控制處理 室。第一種方法係仰賴描述處理室壓力的特性，除其他因 素外’其有關於處理氣體總流量、處理室的大小以及抽齊' 容量等。第一種方法係將節流閥26設定在固定位置。將 節流閥26設定在固定位置，最終即可達到處於穩定態的 壓力。 &;?部智^一財產局員工消費合作社印剔衣 在替代情況下’處理室的壓力可利用例如壓力計來 量，而且節流閥26的位置可根據壓力控制副程式i 6〇 以調整，並假定控制點位於氣流與排氣容量所設定的範 之内。由於前者方法並未採用後者方法所伴隨的測量、 較及計算，因此可以較快的速度改變處理室的壓力。在 需要精確控制處理室壓力的場合中，前者方法較適用， 在要求精確、可重複性及穩定壓力的情況下，例如沉積 層的過程中’後者方法則較適用。 當呼叫壓力控制副程式i 6 〇時 哼，所欲或目的壓力等 會從處理室管理副程式1 30A接收作 、 乍為參數。壓力控制 程式1 60經由讀取連接於處理室一 或多個傳統壓力計 測量處理室1 3内的壓力；將測量佶 u 里值和目的壓力相互比 仵到對應於儲存的壓力列表中之曰 目的壓力的PID(比值、 /刀及微分）值’以及根據從壓力列 J表所取得的PID值來 整節流閥26。在其它情況下，壓力 ，、 姿力担制副程式160可將 流閥2 6開啟或關閉到特定大小 7孔徑，藉以將處理室 加園 比 不 而膜 級 來 較； 積 即 (請先satf背面之注意事頊再滇寫本頁) ----1T----- 第24頁 本紙張尺度朝巾關家標準（CNSM彳規格（21Q χ 13 1243214 Λ7 B7 經濟部智慧时產局員工消費合作社印製 五、發明說明（) 内的壓力調整到所欲的壓力或壓力範圍。 電漿控制副程式1 7 0所包含之程汰

、 匕。芡杈式螞係用於控制RF 產生器3 1 Α及3 1 Β之頻率和電源輸出的 J叹疋值，並且用於 調整匹配網路3 2 A及3 2 B。如同以上所> 、 1雨迷 < 處理室零件 副程式，電漿控制副程式170亦由處理室管理副程式i3〇a 所呼叫。 ultima™系統係-種可納入上述某些或所有次系統 和副程式的示範性系統’此系統由位於美國加州Santa

Clara市的應用材料公司（Applied Materials，lnc.)所製 造，其可被配置用於實施本發明。此種系統的進一步細節 描述於共同申請中且同樣受讓於應用材料公司之美國專 利申清案弟08/679,927號’該專利申請案於1996年7月 1 5日提出申請，發明名稱為「對稱式可調電感搞合高密度 -電漿化學氣相沉積反應器」（"Symmetric Tunable Inductively-Coupled HDP-CVD Reactor”），其共同發明人 包括：Fred C. Redeker、Farhad Moghadam、Hirogi Hanawa、Tetsuya Ishikawa、Dan Maydan、Shijian Li、Brian Lue、Robert Steger、Yaxin Wang、Manus Wong 以及 Ashok

Sinha，在此參照併人上述申請案之揭露内容。上述系統僅 用以例示。凡熟習此項技藝之人士當可選擇適於實施本發 明的傳統基板處理系統及電腦控制系統。 ΠΙ·根據本發明之氣體化學作用循環 本發明係將氣體化學作用循環併用於HDP_CVD製 第25頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) • . ^ --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) tr---------0 !243214 A7 B? 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 氣體化學作用循p d 、 谓&時’ hdp-cvd製程的間 隙填充能力將取決於同時進杵、 订'^沉積與濺鍍製程特徵之 間的精細平衡·若製程由沉積所 ^ 、厅王導，則被沉積的材料會 傾向於尖銳化’因而導致不良的間隙填充並形成空隙。二 反地，若製程由濺鍍所主導，則下層結構的角落可能會被 切斷而導致漏電流及元件失效。

因此，利用如”dep/sputter"此種比值來描述HDp_cVD 製程的特徵將會有所助益。 D二（淨沉積率)+ (g蓋層濺鍍率) s (覆蓋層濺鍍率） 此比值會隨著沉積率的升高而升高，並隨著濺鍍率的升高 而降低。在D/S的定義中所使用的「淨沉積率」係指同時 進行沉積與濺鍍時所測量到的沉積率。然而，「覆蓋層賤 鍍率」係彳g在沒有沉積氣體的情況下執行之製程條件所測 量到的濺鍍率；其中伺服系統壓力被調整為沉積壓力，同 時濺鍍率係針對熱氧化覆蓋層進行測量。 雖然在此說明之實施例係以D / S比值來描述特徵，# 亦可使用替代的比值來描述HDP製程的沉積與濺鍍作 用。’’etch/dep，’比值係一種常用的替代比值。 五_僅有源之沉積_ + (淨沉積率） d 一 此比值會隨著濺鍍率的升高而升高，並隨著沉積率的升高 第26頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -n n —1 I— I— n ϋ ϋ I— u · n n i— n —.1 n a n n n tn n n n I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁). 1243214

經濟部智財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 而降低：在//D的定義中所使用的「淨丨喻」同樣係指 同時進仃儿積與濺鍍時所測量到的沉積率。然而，「僅有 源之沉積率」係指在沒有RF職（亦即無賤鍍）的情況下 執以製程條件所測量到的沉積率。很《然地，雖然D/S 與E/D並非互為倒數，但兩者為逆相關。因此，熟習此項 技藝之人士當可瞭解此類本徵比值之間的轉換。 、“ HDP-CVD製程包含同時進行沉積與錢鍍，能夠 被填无《間隙的深寬比經發現仍然受到限制，i不論製程 條件所能達到@ D/S值為何皆然。本案發明人已發現，當 針對D/S值加人某些未預期的約束條件時，此深寬比限度 可、，二由κ施氣m化學作用循環而提高。參照第2 (〇圖至第 2(0圖即可完全瞭解D/S值的關聯性。在進行HDP_CVD 製私時，利用特足的D/S值會產生本徵沉積輪廓，第2(a〕 圖至第2(c)圖繪示由特定參數所得到的其中三種輪廓。在 第2(a)圖中，繪示的本徵沉積輪廓係在高D/s比值9: 利用最佳化RF功率所得；第2(b)圖係以相同方式繪示在 低β/S比值（〜4)所得到的本徵沉積輪廓；第2(c)圖則繪示 在高D/S比值（g 9)利用非最佳化rf功率所得到的本徵沉 積輪廓。 在區別上述各沉積輪廓時存在若干值得注意的特 徵，而此等特徵有助於瞭解本發明如何在深寬比至少高達 6 : 1的間隙仍然能夠達到幾近1 00%的間隙填充。舉例而 言，在第2(a)圖中，當利用HDP-CVD並以D/S值2 9將 材料沉積於間隙220内與線路226之上時，高帽物222即 第27頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公蜚） ------------------,,--訂'-------- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 1243214

五、發明說明 形成於線路2 ? & + u 内的材 且小大峰224形成於沉積在間隙220 内的材枓。此定性 2⑷圖中觀察到，其中二ΓΓ 的結果，其可在第

_ " 相同D/S比值所進行的HDP-CVD ^同樣運用於將材料沉積於間隙“。内以及線路㈣之 上。=高帽物262亦形成於線路2“之上而… “64亦形成於沉積在 内的材料。在第2(b)圖中可 ’丁、…的本徵輪廓’該輪廓係以較低的d/s比值利用 HDP-CVD將材料沉積於間隙_内以及線路之上而 獲：。雖然帽狀物242形成於線路之上，但增強賤鍍不容 弄大峰形成於沉積在間!^ 24〇内的材料。 貫施例中應特別〉主意形成於線路上的尖峰相對 ΜΜ材料深度的高度。在第2⑷圖、第2⑻ 圖及第2(C)圖+ ’此相對高度分別被定義為a/b、a，/b，及 對於同D/S比值而τ ’相對尖峰高度明顯較高、仆 * 第二個值得注意的特徵在於分隔週期性結 構的最寬度如第2(a)圖所示，當利用較低的d/s比值 ⑷)來填充高深寬比結構時，至少在該開始沉積時的最小 寬度w，出現在線路頂部之下方。然而，當d/s比值足夠高 時⑷)’最小寬度W出現在線路頂部之上方。對於第2⑷ 圖中的最小寬度W”亦可觀察到同樣的結果。同時可察知， 當最小寬度儘可能擴大時，即可提昇間隙填充的能力。如 第2(a)圖至第2(c)圖所示，在D/s比值很大且RF功率（源 RF及偏壓RF)經過最佳化的情況下，可獲得最大的最小寬 度：w’^w’’<<w。 第28頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210x297^7 . I — I ~ •丨 — I --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) n I n n 一 .口9 - ----- i - I 1|_ I ϋ 11-1 . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

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五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、發明說明（ 的作用在於抵銷意外或不想要蝕刻結構線路的危險。 完成兩個階段之後，間隙的深寬比即已降低，因此在 沉積額外材料於間隙的第三階段中僅需引進較少的限制 條件。在某些原來深寬比過大的實施例中，任何先前技術 中用於填充部分被填充之間隙的方法均可使用。在其它原 來深寬比較大的實施例中，在第三階段利用高D/S比值亦 較為有利，此時同樣以範圍在5-20的D/S比值較佳。如 同針對第一階段所說明的理由，在此範圍内的D/S比值儘 可能在空隙向内擠壓之前，先迫使介電材料進入間隙而不 會侵蝕下層結構。 第3圖顯示某實施例所運用之特定示範性電漿處理的 流程圖，此實施例係將薄膜沉積於具有梯狀表面的基板 上’且該表面形成有 >木寬比向達6 · 1的間隙。在步驟3 1 〇， 基板係經過真空隔絕室門而被載入處理室1 3内的基板支 撐構件1 8上。一旦基板經過適當定位之後，氣流會在步 驟3 20中建立以穩定壓力，並利用步進馬達來操作節流閥 26，藉以在薄膜的第一次沉積過程中維持壓力，而真空幫 浦28以固定容量進行抽吸。壓力最好維持在低於 50mtorr。當於步騾320中建立氣流時，可使用標稱源偏塵 (例如10瓦）。 一旦建立氣流與壓力之後，RF即於步·驟33〇預先調 整，相對較低的功率（例如300瓦）用於建立適當的操作狀 態。處理室内的RF源功率（例如在頂部與側邊線圈均為 1400瓦）隨後在步驟340供應。利用相對較低的偏壓rf 第30頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) -------·—,—------^—訂--------- (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁)

1243214 五、發明說明（） 功率，可運用例如描述於共同申請中且同樣受讓於應用材 料公司之美國專利申請案第09/470,8 1 9號之低壓激發技 術進行激發，該專利申請案之發明人為Kasra Khazeni等 人，並於1999年12月23曰提出申請，發明名稱為「高 密度電漿化學氣相沉積室内之低壓激發」（’’LOW PRESSURE STRIKE IN HDP CVD CHAMBER”），該案在此 以引用方式為任何目的併入本文。當電漿被激發之後，在 步驟3 5 0以適當的D/S值將源偏壓、RF偏壓及氣流調整 到所需要的沉積狀態。在沉積過程中，RF能量由SRF產 生器3 1 A和3 1 B供應到頂部線圈29及側邊線圈3 0，已形 成電感電漿。SRF產生器31A和31B在整個製程中持續將 RF能量供應到頂部線圈及側邊線圈。SRF產生器3 1A和 3 1B係以約2MHz的標稱頻率被驅動於約0-7000瓦，但以 約6600瓦較佳。此功率在頂部線圈29與侧邊線圈30之 間被分開；舉例而言，例如頂部線圈29可在約1.8MHz 被驅動，而側邊線圈3 0則可在約2 · 1 MHz被驅動。頂部線 圈29可接收約4800瓦，而側邊線圈30則可接收約1 8〇〇 瓦。此外，在步騾3 5 0當中，BRF產生器3 1C係在約 13.6MHz被驅動，其功率約為2000瓦。來自於BRF產生 器3 1 C的功率會輸送到基板收納部件1 9，並利用處理室 主體構件22提供互補電極而用於電容耦合。沉積步驟中 的沉積溫度概括大於4 0 0 °C。 當完成第一次沉積之後，氣體化學作用會循環到蝕刻 被沉積層。在步驟3 6 0，沉積氣體從處理室1 3被清除（例 第31頁 本纸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)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1243214

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（ 如、匕將h性氣體導入處理室）；在步驟3 7 〇，遠端游離化 色」氛'從/絜淨系統5 0供應到處理室。使蚀刻劑氣體 游離化所運用的微波功率約為3〇〇〇瓦。在另一實施例中， 姓刻d氣體係當場由直接供應到處理室1 3的蝕刻劑氣體 來供應。在一實施例中，晶圓在蝕刻步驟中被冷卻到大致 低於/儿積步驟當中的溫度。餘刻率係以指數形式隨著溫度 而改變’因而較低的溫度通常較容易控制蝕刻。蝕刻溫度 以低於25〇°C較佳，而低於15(rc則更佳。在—實痕姐中， 色圓係在外Φ—進&...冷卻’例如利甩冷舒兔；而在另一實施 例中，色、圓係當場進行冷卻，例如...鱼m.. 當薄膜經過蝕刻之後，氣體化學作用會循環回到沉積 階段。在步驟3 80，蝕刻劑氣體從處理室1 3被清除；在步 驟3 9 0 ’沉積製程重新進行。此步騾包含上述各步驟，用 以產生適當的沉積狀態。此類沉積狀態可大致相同，然而 氣尊流率可另外調整為提供較低的D/S比值。當第二次沉 積完成之後，處理室1 3再次被清除，同時移除經過沉積 的基板。 表I顯示根據本發明用於沉積u S G薄膜所運用之製程 條件，其中顯示主要製程步驟所運用之參數。在表I中， 氬氣與矽，j：完供有兩個數字，第一個數字表示側邊流率’第 二個數字則表示頂部流率。 第32頁 本紙張尺度適用中國國家標準（cns)a4規格（210 X 297公f ) --------·—ί ------^—訂---------· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1243214 Λ7 B7 五、發明說明（ 表 參數 微波功率 第一次沉積 350) 蝕刻 丄色驟370) 第二次沉積 頂部RF功率 側邊RF功率 偏壓RF功率

3000 瓦 氮氣流率 氧氣流率 矽燒流率 110+16 公分 140 曼方公分 6 2 + 11 標準立方公分 110+16 標準立方公分 140 標準立方公分 62+11 標準立方公分 D/S比值 氟化氮流率 9 7 50 赛準立方公分 emmet . HI H ·ϋ m n· 1^1 n ϋ I— n n In i-^i 11 in 一··< · m m· 1—» n m HI n 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製 雖然表中所列以及上述說明的兩個參數適用於標稱 為5L處理室内的20〇mm的晶圓，但本發明之方法並非特 意被限制在提出的特定參數。凡熟習此項技藝之人士當可 暸解，製程參數-例如氣體流率-可隨著處理室和處理狀態 的不同而有所改變，並可利用不同的前驅物而不脫離本發 明之精神。热έ此項技藝之人士顯而易見其它變更。此等 相等物或替代物均為本發明之範圍所涵蓋。因此，本發明 第33頁 本纸張尺^適用中國國家標準（CNS)A4規格（21(^ 297公餐巧 ------- 1243214 r Αί Β7 五、發明說明（) 不應被限定於所描述之實施例，而應由後附申請專利範圍 所界定。 --------*----I --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂i 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第34頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公^ )

Claims (1)

1243214 A8 B8 C8 D8 駡號專利案%年$月修正- 六、申請專利範圍

1. 一種在處理室内將介電膜沉積於基板之方法，該方法至 少包含： (a) 供應第一氣態混合物於該處理室，該第一氣態混 合物包含第一沉積氣體及第一惰性氣體源； (b) 由該第一氣態混合物產生第一高密度電漿，並利 用範圍在5-20的第一沉積/濺鍍比值將該薄膜之第一部 份沉積於該基板上，其中該第一沉積/濺鍍比值係定義 為第一淨沉積率與第一覆蓋層濺鍍率之總和與該第一 覆蓋層藏鑛率之比值； (c) 接著冷卻該基板； (d) 接著將一蝕刻劑氣體流入該處理室； (e) 接著將第二氣態混合物供應到該處理室，該第二 氣態混合物包含第二沉積氣體及第二惰性氣體源；以及 (f) 由該第二氣態混合物產生第二高密度電漿，以沉 積該薄膜之第二部分於該基板上，其中該產生第二高密 度電漿之步驟係利用範圍在5-20的第二沉積/濺鍍比值 來進行，且該第二沉積/濺鍍比值係定義為第二淨沉積 率與第二覆蓋層濺鍍率之總和與該第二覆蓋層濺鍍率 請 先 ，閱 讀 背 面 之 注 意 事 項

頁 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 值 比 之 態 氣 二 第 述 上 中 L、 ο ^\ ， 同 法相 方物 之合 述混 所態 項 氣 1 一 第第 圍該 範與 利致 專大 請物 申合 如混 2 鍍 濺 // 積 沉 述 上 中 其 法 方 之 述 所 項 1λ 第 圍 範 利 專 請 申 如 頁 5 3 第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1243214 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 比值位於9 - 1 5之範圍 4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述第二沉積/ 滅鑛比值小於該第一沉積/濺鍍比值。 5. 如申請專利範圍帛1項所述之方法，其中上述姓刻劑氣 體包含在遠端被游離之蝕刻劑原子。 6·如申請專利範圍第5項所述之方法 上 _ "甲上述在逖端被 游離之蝕刻劑原子包含氟原子。 (請先·Η讀背面之注意事 項 7 ·如申請專利範圍第6項所述之方 由氟化氮（NF3)所提供。 法’其中上 述氟原子係 8.如申請專利範圍第1項所述之 —向收#& 去’其更包含在該處理 至内將該蝕刻劑氣體游離成為 1 /好離化蝕刻劑原 驟 子之步

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9 ·如申請專利範圍第8項所述之方 體係一含氟氣體 去，其中上述姓刻劑氣 1 0.如申請專利範圍第8項所述 體係氟化氮（nf3) 之方法，其中上 述蝕刻劑氣 第36貢 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公窆） A8 B8 C8 D8 1243214 六、申請專利範圍 1 1 ·如曱§月專利範圍第i項所述 只及去，其中上述介電膜得 一氧化矽膜。 述介電膜係 12·如申請專利範圍第i項所述之方法，其中上 一添加氟之氧化石夕膜。 13.如申請專利範圍第i項所述 方法’其中上述介電膜係 沉積於複數梯狀表面，其形成 ^ ^ 、， 取於该基板上.，而該基板具 有形成於遠荨梯狀表面相鄰問 .r v , 的間隙，其中該薄膜之第 一部伤係部分地填充該等間隙。 14·如申請專利範圍第13項所沭 义之方法，其中上述薄膜之 第二部份係完全填充該等間隙 1 5 .如申請專利範圍第1項所述之 万法’其中上述冷卻該基 板之步驟係於該處理室外部進行 1 6 · —種基板處理系統，其至少包含. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (a) —外罩，其界定一處理室. (b) —高密度電漿產生系繞， &其刼作性連結該處理室； (c) 一基板支撐器，其被配署 u罝用以在基板處理過程中 支撐一基板； (d) —氣體輸送系統，其祐阳 锻配置用以將氣體導入該處 理室； 第37頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1243214 骂 D8 六、申請專利範圍 (e) —壓力控制系統，其用於維持該處理室内所選定 的壓力； (f) 一控制器，其用於控制該高密度電漿產生系統， 該氣體輸送系統，以及該壓力控制系統；以及 (g) —記憶體，其耦合於該控制器，該記憶體包含一 電腦可讀媒介，其具有在其中執行之電腦可讀程式，用 於指導該基板處理系統之運作，該電腦可讀程式包含： (i) 用於控制該氣體輸送系統之指.令，用以將第 一氣態混合物供應到該處理室，該第一氣態混合物包含 第一沉積氣體以及第一惰性氣體源； (ii) 用於控制該高密度電漿產生系統之指令， 用以由該第一氣態混合物產生第一高密度電漿，並利用 範圍在5-20的第一沉積/濺鍍比值將該薄膜之第一部份 沉積於該基板上，其中該第一沉積/濺鍍比值係定義為 第一淨沉積率與第一覆蓋層濺鍍率之總和與該第一覆 蓋層藏鐘率之比值； (iii) 用於接著控制該氣體輸送系統之指令，使 流入一熱傳氣體而冷卻該基板； (iv) 用於接著控制該氣體輸送系統之指令，使 一蝕刻劑氣體流入該處理室； (v) 用於接著控制該氣體輸送系統之指令，用以 將第二氣態混合物供應到該處理室，該第二氣態混合物 包含第二沉積氣體及第二惰性氣體源；以及 (vi) 用於控制該高密度電漿產生系統之指令， 第38頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

1243214 驾 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、申請專利範圍 用以由該第二氣態混合物產生第二高密度電漿，以沉積 該薄膜之第二部分於該基板上，其中該用於產生第二高 密度電漿之指令包含利用範圍在5-20的第二沉積/濺鍍 比值來沉積該薄膜之第二部分的指令，且該第二沉積/ 濺鍍比值係定義為第二淨沉積率與第二覆蓋層濺鍍率 之總和與該第二覆蓋層濺鍍率之比值。 1 7·如申請專利範圍第1 6項所述之基板處理系統，其中上 述介電膜係沉積於複數梯狀表面，其形成於該基板上， 而該基板具有形成於該等梯狀表面相鄰間的間隙，其中 該薄膜之第一部份係部分地填充該等間隙。 第39頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）