TWI312013B - Method of depositing thin film using ald process - Google Patents

Description

1312013 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種使用原子層沉積（ALD)法之沉積薄 膜的方法’更明確地說’係關於一種使用原子層沉積法之 >儿積薄膜的方法，其能夠於一基板上達成良好或不良的階 梯覆蓋率（step coverage)並且還可提高清洩效率。 【先前技術】

圖1所示的係一習知ALD薄膜沉積法的方法序列。 參考圖1 ’於該習知的ALD薄膜沉積法中，一製程循 環會被實施數次，以便於一基板上沉積—薄膜。該製程循 %包含.一第一饋送製程S1，用以將一第一反應氣體饋送 至一其中安置著該基板的反應室之中；—第一清浪製程 S2，用以清洩該反應室中的第一反應氣體；一第二饋送製 程S3，用以將—第二反應氣體饋送至該反應室之中；以及 -第二清洩製帛S4’用以清洩未與該第—反應氣體發生反 應的第二反應氣體。每當該製程循環被實施一次，便會於 該基板上沉積一第一原子層或一第一分子層。 同一時間’隨著半導體裝置的整合程度越來越高，於 -接點中便需要有良好的階梯覆蓋率。爲達成此良好的階 梯覆蓋率，該第一或第二反應氣體的供應時間與流動速率 以及一清洩氣體的清洩時間與流動速率必須充份增加，r 便誘發-充份的表面反應。，然而，當該鎖送製程與清&製 程實施一段很長的時間之後，相應的生產率便會下降。 6 I312013 71 刀囬，於貫

"W 八 vg 勹、R 的階梯覆蓋率’方能例如於一接點孔中形成一屏障。爲達 此目的，該第一或第二反應氣體的流動速率必須降低，以 便僅會在该接點孔的入口處發生反應；或者該清洩氣體的 清茂時間或流動速率必須降低’以便讓清洩作業無法被充 份實施。然而，此方法的問題在於很難達到製程可再生性 以及厚度均句性或粒子產生的控制。該方法的另一項問題 在於其效能和硬體的特性有非常大的相依性，尤其是因為

—蓮篷頭的氣流必須控制得非常均勻。該些問題都合: 生產率下降。 S 另外，在製造一半導體裝置時’ 一基板中已於其上形 成圖案的表面積會比其上並未形成任何圖案的表面積大 過數百個百分比。再者，隨著高度整合的演進，基板的表 面積运會因為接點深寬比(aspect mi〇n)的提升而進一步增 加。不過’當基板的表面積增加’清洩時間便必須婵長： 應氣體的W不過’清料間二 ’令致生產率下降。 【發明内容】 :發明提供一種ALD薄膜沉積方法，其能夠於一基板 上輕易達成良好或不良的階梯覆蓋率。 本發明還提供+—種ALD薄 間内；拓广 > 、"積方法，其能夠於短時 亚且能夠增強所生成之薄膜的均勾性。 反應風體 7 1312013

根據本發明一項觀點，提供一種使 用原子層沉積法以 及-薄膜沉積裝置於一基板上沉積薄膜的方法，該薄膜沉 積裝置包含：-反應室’用以於該基板上沉積該薄獏；— 氣體盒，肖以供應一反應氣體及/或一清洩氣體給該反應 至’以及一抽氣幫，用以將該反應氣體及,或《青茂氣體從 該反應室及/或該氣體盒之中抽到外面。該方法包含：實施 —製程循環數次，以便於該基板上沉積該薄膜，而該反覆 執行的製程循環包含：一第一饋送製程用以將一第一反應 氣體饋送至該反應室之中 一第一清洩製程用以清洩該反 應室中的第一反應氣體、一第二饋送製程用以將一第二反 應氣體饋送至該反應室之中、以及一第二清洩製程用以清 洩未與該第一反應氣體發生反應的第二反應氣體；以及在 該等反覆實施的製程循環之間實施一事前壓力改變製程 (pre-pressure change pr〇cess),以便降低或提高該反應室 的内部壓力，而不供應該第一反應氣體及該第二反應氣 體。 當沉積在該基板上的薄膜需要有良好的階梯覆蓋率 B守’便可實施該事前壓力改變製程，用以將該反應室的内 部壓力降低至實施該等第一與第二饋送與清洩製程的製程 壓力以下。該事前壓力改變製程可在閉合被連接在該反應 室與遠氣體盒之間的閥門之後’透過該抽氣幫浦的抽氣作 業來貫施。可實施該事前壓力改變製程以降低該反應室的 内。卩壓力，其下降幅度超過該第一饋送製程之製程壓力的 20%。 8 1312013 μ被 >儿積在該基板上的薄膜靈I& 時，便可亩〜、#膑而要有不良的階梯覆蓋率 邦m > 又ki私，用以將該反應室的内 β £力提尚至實施該等第_ 两+、 /、弟—饋达與清洩製程的製程 i力以上。該事前壓力改變製 ,ΗΛ 衣枉』錯由供應一分離的惰性 氣體給該反應室來實施。贫公 L、 ^ 該刀離的惰性氣體可透過一條額 外連接在該反應室與該氣體各$門&、 、 礼體爲之間的分離氣體管線來供 應，或者可經由連接在該及靡宕齟 > — 你邊汉應至與该氣體盒之間的第一氣 體管線與第二氣體管線來供應。 、 』X轭s亥事前壓力改變製 程以提高該反應室的内部壓力，复μ I Λ 刀具上升幅度超過該第一饋 送製程之製程壓力的20%。 ' 該氣體盒可包含：兩個或更多個反應氣體供應單元， '用以为別供應一或更多種反應氣體給該反應室；一主清洩 乳體供應單凡，用以供應一主清沒氣體來清浪該反應室； 一連接管線，用以將該反應氣體供應單元連接至該反應 室；一旁通管線，用以將該抽氣幫浦連接至該等反應氣體 _ 供應單元及/或該主清洩氣體供應單元；以及複數個閥門， 安裝在該等反應氣體供應單元、該主清洩氣體供應單元、 该連接管線、以及該旁通管線之中。該反應氣體供應單元 可包含：一氣體源容器’充滿要被供應之載氣（carrier gas) 所氣化之預設數量的液態反應物；以及複數個閥門，可選 ' 擇性地讓該載氣流到該氣體源容器、該連接管線、或是該 - 旁通管線。該第一清洩製程及/或該第二清洩製程可包含下 面當中的至少兩項製程：第一子清洩製程，其係利用該載 氣來實施；第二子清洩製程，其係利用該主清洩氣體來實 9 1312013 2，以及第二子清洩製程，其係在閉合被安裝在與該反應 室相連的連接管線之中的所有閥門之i，透過該抽氣幫浦 的抽氣作業來實施。 ^該第—清洩製程及/或該第二清洩製程可包含該第一子 清洩製程以及該第二子清洩製程。 、該第一清洩製程及/或該第二清洩製程可包含該第二子 清洩製程以及該第三子清洩製程。 主°亥第’月洩製程及/或該第二清洩製程可包含該第一子 ’月'曳製私、s亥第二子清洩製程、以及該第三子清洩製程。 【實施方式】 現在將參考附圖來更完整說明本發明，於該等附圖中 顯示的係本發明的示範實施例。 現在將詳細地說明根據本發明一實施例的ald薄膜沉 積法。 “圖2所示的係-用於實施根據本發明-實施例之ALD 缚膜沉積法的薄膜沉積裝置的結構概略示意圖。圖3所示

^係根據本發明—實施例用於達成良好階梯覆蓋率之ALD 薄膜沉積法的製程；^ s丨βΒ & _ __ 序列舳係圖。圖4所示的係根據本發明 貫施例用於達成X自 逆战不良階梯覆蓋率之ALD薄膜沉積法的製 程序列關係圖。圖5 ήί· - 政 m

^ 所不的係一用於實施圖4中所示之ALD 薄膜沉積法的製程序列的薄 汁幻07，辱膜/儿積裝置的結構概略示意 圖0 參考圖2,圖中用於實施ALd薄膜沉積法的薄膜沉積 10 1312013 裝置包含：一反應室1 00，用以於一基板W上沉積一薄膜； • 一氣體盒200，用以供應一反應氣體及/或一清洩氣體給該 反應室1 00 ;以及一抽氣幫浦300，用以將該反應氣體及/ 或清洩氣體從該反應室100及/或該氣體盒200之中抽出。 該氣體盒200及該反應室1 00會透過一第一氣體管線 與一第二氣體管線相互連接’於該第一氣體管線中安裝著 一第一閥門VI而於該第二氣體管線中則安裝著一第二閥 鲁 門V2。該第一氣體管線會連接至一第一旁通管線，於該第 一旁通管線中安裝著一第三閥門V 3，而該第二氣體管線則 會連接至一第二旁通管線，於該第二旁通管線中安裝著一 - 第四閥門V4。一第五閥門V5會安裝於一連接在該反應室 ^ 100與該抽氣幫浦300之間的氣體管線之中。雖然圖2中 並未顯示，不過仍可進一步安裝一清洩閥門。 該ALD薄膜沉積法包含：實施一製程循環數次，該製 程循環包含：一第一饋送製程S10用以將一第一反應氣體 _ 饋送至該反應室100之中、一第一清洩製程S20用以清洩 該反應室100中的第一反應氣體、一第二饋送製程S3〇用 以將一第二反應氣體饋送至該反應室10〇之中、以及一第 二清洩製程S40用以清洩未與該第一反應氣體發生反應的 第一反應氣體，以及在該等反覆實施的製程循環之間實施 ' —事前壓力改變製程（pre-pressure change pr〇cess)S50 或 -S50’（參見圖3與4)，以便降低或提高該反應室100的内部 壓力’而不供應該第一反應氣體及該第二反應氣體。 該事前壓力改變製程S50或S50,係用來降低或提高該 11 1312013 反應室100的内部壓力，以便於該基板w之上達成良好或 不良的階梯覆蓋率。現在將分開說明此兩種情況。 (1)良好階梯覆蓋率 爹考圖3，下面的冑程循環會被反覆實施數次：事前 壓力改變製程S50今第一饋送製程s丨第一清洩製程 S2B第二饋送製程S3()+第二清拽製冑當實施一次 第一製程循環1時，便會於該基板w上沉積一第一原子層 • 或一第一分子層。此處，可利用一惰性氣體（例如Ar或N2) 來清洩該反應室100。 當要被沉積在該基板w上的薄膜必須具有良好的階梯 覆蓋率時，便實施事前壓力改變製程S50，用以將該反應 .室100白勺内部壓力降低至實施該等饋送與㈣製程的製程 壓力以下。該事前壓力改變製程S50藉由閉合分別被安裝 在該第一氣體管線與該第二氣體管線之中的第一閥門V1 與第二閥門V2，然後再實施該抽氣幫浦3〇〇的抽氣作業來 參實施。此處，可實施該事前壓力改變製程S50以降低該反 應室1〇〇的内部壓力，其下降幅度超過該第一饋送製程si〇 之預設製程壓力的20%。其原因為，當實施該事前壓力改 變製程S50用以降低該反應室i 〇〇的内部壓力，但其下降 幅度低於該預設製程壓力的20%時，便無法充份地降低一 ' 接點孔的内部壓力。 、 如上述，和習知的ALD薄膜沉積法不同的係，進一步 實施該事前壓力改變製程SSO,用以降低該反應室1〇〇的 内部壓力，進而降低該基板W表面處的壓力（明確地說， 12 1312013 _亥接點孔的内部壓力）。由於此壓力下降的關係，反應 氣體便會於_ μ

、卜一個製程循環期間被充份地供應至該接點孔 的内部，；{公&、去A 而達到良好階梯覆蓋率。也就是，降低該基板 表面處的壓力會增加反應氣體的擴散距離且提高擴散速 又口此’ S亥反應氣體便可供應至該接點孔的内部深處， 進而達到良好階梯覆蓋率。 (2)不良階梯覆蓋率 • 參考圖4，下面的製程循環會被反覆實施數次：事前 壓力改變製程S50’+第一饋送製程sl〇今第一清洩製程 S20今第二饋送製程S3〇+第二清洩製程s4〇。當實施一次 -第一製程循環1時，便會於該基板w上沉積一第一原子層 .或一第一分子層。此處，可利用一惰性氣體（例如Ar或n2) 來清洩該反應室100。 S要被 >儿積在該基板W上的薄膜必須具有不良的階梯 覆蓋率時，便可實施事前壓力改變製程S50，，用以將該反 •應室100的内部壓力提高至實施該等饋送與清洩製程的製 程壓力之上。 參考圖5’可透過該等第一氣體管線與第二氣體管線， 或是透過一條額外連接在該氣體盒2〇〇與該反應室1 〇〇之 間的分離氣體管線400，來供應用於該事前壓力改變製程 ，S50’的惰性氣體。當該惰性氣體係透過該條分離氣體管 • 線400來供應時’便可更精確地實施該事前壓力改變製程 S50,。 可實施該事前塵力改變製程S50,以提高該反應室1〇〇 Ϊ3 1312013 的内部壓力’其提高幅度超過該第一饋送製程Si〇之預設 製程壓力的20%。其原因為，當實施該事前壓力改變製程 S50’以提高該反應室1〇〇的内部壓力，但其提高幅度低於 該預設製程壓力的20%時，便無法充份地提高一接點孔的 内部壓力。

如上述’和習知的ALD薄膜沉積法不同的係，可進一 步貫施該事丽壓力改變製程S5〇，，用以提高該反應室1〇〇 的内。卩^力進而提向該基板W表面處的壓力（明確地說， 提高該接點孔的内部壓力）。由於此壓力提高的關係，反應 氣妝便不會於下一個製程循環期間被供應至該接點孔的内 P彳心而達到不良階梯覆蓋率。也就是，提高該基板W表 面處的壓力會縮短反應氣體的擴散距離且降低擴散速度， 因此’ 3反應氣體主要會在該接點孔的人口區域處發生反 應，進而達到不良階梯覆蓋率。 現在將詳細地說明根據本發明另一實施例M ALD薄膜

_所不的係一用於實施根據本發明另一實施例之 A L '專膜丨儿積法的薄膜沉藉·駐@ h 所示的係使用0:構概略方塊圖。圖7 r序列广圖6之薄膜沉積裝置的ALD薄膜沉積法的製 私序列關係圖，Α φ筮_、主+ & 衣 及第二早、-主士也，、第一七洩製程包含第一子清洩製程以 子β洩製程，而不同於圖 係使用圖6之薄…驻圖的實施例。目8所示的 關係圖，二It的則薄膜沉積法的製程序列 糊程::欠細程包含第-子清罐、第二子 以及罘三子清冷f j ^ ^ I%，而不同於圖2的實施例。 1312013 參考圖6，圖中用於實施ALD薄膜沉積法的薄膜沉積 裝置包含：一反應室100 ’用以於一基板w上沉積一薄膜； 一氣體盒200，用以供應一反應氣體及/或一清洩氣體給兮 反應室100;以及一抽氣幫浦用以將該反應氣體及/ 或清洩氣體從該反應室100及/或該氣體盒200之中抽出。 此處’該抽氣幫浦300會於該ALD薄膜沉積法實施期間持 續地運作。 該氣體盒200包含：兩個或更多 用以分別供應二或更多種反應氣體給該反應室100 主 清洩氣體供應單元，用以供應一主清洩氣體來清茂該反應 至1 〇 〇 ’複數條連接管線，用以將該等反應氣體供應單元 連接至該反應室1〇〇 ; —旁通管線，用以將該抽氣幫浦3〇〇 連接至該等反應氣體供應單元及/或該主清洩氣體供應單 兀*;以及複數個閥門，安裝在該等反應氣體供應單元、該 主凊洩亂體供應單元、該連接管線、以及該旁通管線之中。 。。11亥等反應氣體供應單元中每一者均包含：一氣體源容 &充滿要被供應之载氣所氣化之預設數量的液態反應 物；以及複數個關„ ’可選擇性地讓該載氣流到該氣體源 容器、該連接管線、 次疋s亥旁通管線。 以一簡單的1 °月性範例為例，該氣體盒200包含：第 一反應氣體供應單元 、 210與第二反應氣體供應單元230， 用以分別供應第一 # ^ ^ 久應氣體與第二種反應氣體（也就是第 一反應氣體與第二巧 .^ ^ 久應氣體）給該反應室100 ;第一主清洩 乳體供應單元250鱼 /、弟二主清洩氣體供應單元260，用以 15 1312013

供應一主清洩氣體來清洩該反應室100 ;第—連接管線22〇 與第二連接管線240，用以將該反應室1 00分別連接至該 第一反應氣體供應單元210與該第二反應氣體供應單元 230 ;第一旁通管線225與第二旁通管線245，用以將該抽 氣幫浦300分別連接至該第一反應氣體供應單元21〇與該 第一反應氣體供應單元2 3 0以及該第一主清洩氣體供應單 元250與該第二主清洩氣體供應單元260。吾人將會明白， 當氣體盒200被配置成用以供應三種氣體時，亦可使用第 一反應氣體供應單元、第二反應氣體供應單元、以及第三 反應氣體供應單元；第一主清洩氣體供應單元、第二主清 洩氣體供應單元、以及第三主清洩氣體供應單元；第一連 接管線 '第二連接管線、以及第三連接管線；以及第一旁 通管線、第二旁通管線、以及第三旁通管線。 以一簡單的說明性範例為例，僅有該第二反應氣體供 應單元230包含一氣體源容器231，充滿著液態反應物； 而該第一反應氣體供應單元210則使用氣態的臭氧。 該第一反應氣體供應單元21〇包含開/關閥門212a與 ^讣，其允許該第一反應氣體（舉例來說，臭氧）流到該第 連接管線220或s玄第一旁通管線225。 应該第一主清沒氣體供應單元250包含開/關閥門252a ::252b ’其允許主清&氣體流到該第一連接管線22〇或該 二旁通管線225 〇該主清茂氣體可係非反應氣體（舉例來 ' 1 Nz以及He)，而其流動可受控於一質流控制器 (MFC) 〇 16 1312013 該第二反應氣體供應單元230包含該氣體源容器231 以及開/關閥門232a、232b、232c、232d、以及232e。填 充έ亥氣體源容器23 1的液態反應物會被經由開/關閥門232a 流入的惰性氣體氣化成第二反應氣體。此惰性氣體可係 Ar，下文將稱為載氣。該等閥門232a、232b、232c、232d、 以及232e會受控以允許該第二反應氣體流過該第二連接管 線240或該第二旁通管線245。 該第二主清洩氣體供應單元26〇包含開/關閥門262& 與262b，其允許主清洩氣體流到該第二連接管線24〇或該 第二旁通管線245。該主清洩氣體可係非反應氣體（例如， Ar、N2、以及He)，而其流動可受控於一 MFC。 該等閥門232a、232b、 、232c 、 232d 、 控於一圖中未顯示的控制器。 以及232e會受 6的薄膜沉積 現在將芩考圖7與8來詳細說明使用圖 裝置的ALD薄膜沉積法。

施一製程循環數次，該製 用以將該第一反應氣體馈 /入"以一 -"W小 久题乳體、一 骆該第二反應I.體餹这S Ρ ^ .

—清洩製程S20用以清线該 、一第二饋送製程S30用以 100之中、以及一第二 反應氣體發生反應的第 的製程循環之間實施一 L圖7與8)，以便降低 而不供應該第一反應氣 17 1312013 二:二反應氣體。該等事前麗力改變製程㈣或⑽， ^至5實施例中的事前壓力改變製程S50或S50,相同， :為精簡起見將省略其說明。當實施一次第一製程循環 日”便會於該基板w上沉積—第一原子層或一第一分子 層0 於該第一饋送製程S10中，第一反應氣體供應單元21〇 的閥門2i2a會打開，用以經由該第—連接管線22()將該第

—反^氣體（舉例來說’臭氧）饋送至該反應室100。於該 心至100中，δ亥第一反應氣體會附著在該基板W之上。 於該第-料製程S20巾，第__主清茂氣體供應单元 250的閥H 252a會打開，用以經由該第—連接管線22〇將 該主清茂氣體供應至該反應t 1〇〇之中，從而清㈣反應 至100之中未附著在該基板w之上的第一反應氣體。清洩 的第一反應氣體會經由該抽氣幫浦300被抽到外面。 於该第一饋送製程S30中，第二反應氣體供應單元230 的閥門232a、232b、以及232e會打開。接著，載氣（舉例 來說’氣泡Ar)便會流入並且讓氣體源容器231的反應氣 體冒泡’用以產生第二反應氣體。此第二反應氣體會經由 閥門232b、232e以及第二連接管線240被饋送至該反應室 1 00。於該反應室100中’該第二反應氣體會與附著在該 基板W之上的第一反應氣體發生反應，進而於該基板w 上沉積該第一原子層或該第一分子層。 該第二清洩製程S40包含下面當中的至少兩項製程： 第一子清洩製程S40a、第二子清洩製程S4〇b、以及第三 18 1312013 子清茂製，S40C。該第一子清浅製程勵係利用該載氣（氣 泡來貫施。該第二子清茂製程s働係利用該主清泡氣 體來貫施。該第三子清洩製程S4〇c係在閉合被安裝在與 〆反應至1 GG相連的連接管線之中的所有閥門之後，透過 該抽氣幫浦300的抽氣作業來實施。 ，舉例來說’如圖7所示，該第二清洩製程s4〇可包含 第一子清洩作業S4〇a與第二子清洩作業以叽。 或者，該第二清洩製程S40亦可包含第二子清洩作業 S40b與第三子清浅作業S4〇c。 ” 就另一範例來說，如圖8所示，該第二㈣製程㈣ .則可包含第-子清茂作業S40a、第二子清茂作業鳩、 以及第三子清洩作業S4〇c。 於該第-子清茂製程S4〇a中，第二反應氣體供應單元 230的閥門232a會閉合而閥門232c與η。則會打開，用 以透過該第二連接管線24G供應該載氣給該反應室⑽， #從而清㈣第二連接管線24〇中剩餘的第二反應氣體。 。。於該第二子清茂製程鳩中，第二主清线氣體供應 單元260的閥門262a會打開，用以透過該第二連接管線24〇 供應該主清洩氣體給該反應室1〇〇，從而清洩該反應室⑽ 中的反應副產物及/或未與該第―反應氣體反應的第二反應 氣體。 • 於該第三子清茂製程S40c中’安裝在連接管線22〇盥 240之中的間r1212a、252a、232e、以及仙會都閉合， 然後會透過該抽氣幫浦300的抽氣作業來實施清洩作業。 19 1312013 在該等第-子清茂作業S40a、第二子清茂作業s楊、 以及第三子清洩作業S40c期間已經被清茂的第二反應氣 體與反應副產物，則會透過該抽氣幫浦3〇〇被抽到外面。 月il面已經說明過，第一反應氣體供應單元2 1 〇並不含 一氣體源容器，因為其使用的係臭氧。不過，當第一反應 氣體供應單元210如同第二反應氣體供應單元230般包含 一充滿著液態反應物的氣體源容器時，該第_ 便可如同第二清、編呈S40般地包含第一子清 二子清洩製程、以及第三子清洩製程中至少其中一者。 前：已經說明過’該等饋送製程與清浅製程係利用第 反應氣體與第二反應氣體來實施。不過，當該等饋送製 程與Μ製程係利用三種氣體（也就是第一反應氣體、第二 反C氣體、以及第二反應氣體）來實施時，那麼該薄 積=便可包含：實施一製程循環數次’該製程循環包 含一第一饋送製程用以將該第一反應氣體饋送至該反應室 100之中、一第一清洩製程用以清洩該反應室1〇〇中的第 =氣體、一第二饋送製程用以將該第二反應氣體饋送 至該反應=1〇〇之中、一第二清洩製程用以清洩該反應室 10二中的第一反應氣體、一第三饋送製程用以將該第三反 應：體饋送至該反應室1001中'以及-第三清洩製程用 以清洩該反應室100中的反應副產物及/或未與該等第一反 應：體與第二反應氣體反應的第三反應氣體；以及在該等 〜、％的製程循環之間實施一事前壓力改變製程s 5 〇亦 S 5 0，9 、 ’以便降低或提高該反應室100的内部壓力，而不供 20 1312013 應該第一反應氣體、該第二反應氣體、以及該第三反應氣 體。 於此情况中’如上述，該第一清茂製程及/或該弟一清 洩製程及/或該第三清洩製程可包含下面當中的至少兩項製 程：第一子清洩製程S4〇a，其係利用該載氣來實施；第二 子清洩製程S40b，其係利用該主清洩氣體來實施；以及第 三子清浅製程S40c，其係在閉合被安裝在與該反應室1〇〇 相連的連接管線之中的所有閥門之後，透過該抽氣幫浦3〇〇 的抽氣作業來實施。 虽該清洩製程包含上述數項子清洩製程時，便可於短 叶間内完全清洩該連接管線或該反應室丨〇〇中的反應氣 體，進而最大化該基板上的表面反應。 最新技術的半導體裝置具有奈米級的結構，因此它們 的接點孔會具有更細微的結構。所以，即使使用原子層沉

積沉積法，倘若一反應氣體未被充份清洩的話，那麼便無 法達成期望的裝置特性。 制不過，根據本發明，利用該清洩製程的該等數項子清 f ^知便可有效地清茂該反應氣體以及殘留在該基板上的 副產物’因此便可達成良好薄膜特性。 成，同時又可 清洩製程"> 第 程循環之後， 以便降低或提 另外’該清洩製程會在較短的時間内完 才疋南清茂效率，因此便可提高生產率。 如上述，在實施由第一饋送製程今第― 一饋送製程今第二清洩製程所組成的每個製 每名頁外只施事前摩力改變製程S50或；§5〇，， 21 1312013 间6玄反應室丨00的内部壓力。據此，便可降低或提高該基 板上的接點孔的内部壓力。當該接點孔的内部壓力降低之 後，在下—個製程循環期間被供應的反應氣體便會流入該 接點孔並且提供充份的反應，進而達成良好的階梯覆蓋 率相反地，當該接點孔的内部壓力提高之後，在下一個 製程循環期間被供應的反應氣體便無法流入該接點孔並且 僅會在該接點孔的入口部分發生反應，進而達成不良的階

梯覆蓋率。 Μ °樣地’該等清洩製程包含下面當中的至少兩項製程： 弟一子清製m，其係利用該載氣來實施；第二子清浪製 '其係利用該主清茂氣體來實施；以及第三子清茂製程， ::在閉合與該反應室相連的所有閥門之後，透過該抽氣 』帛浦的抽氣作業來實施。據此，便可於短時間内完全 该連接管線或該反應室中的 甲的反應軋體，亚·0·可完全清洩該 接‘錢之中的殘留氣體。結果，便可達成良好的薄膜特性。 戈 文已、”主參考本發明的示範實施例來特別顯示與 况明過本發明，不過，孰羽 本菸明Π “，'自本技術的人士將會瞭解仍可對 申★太蚩支更而不會脫離後面 〜專心圍所界^之本發明的精神與範嘴。 藉由參考附圖來詳細說明 明白本發明上述與其它的特… 〜施例，便可 J荷點與優點，其中：

圖1所示的传—^ Α.„ * T ^ 薄膜沉積法的方法序列； 22 叫2〇13 圖2所示的係— 薄膜沉積法的薄膜、實施根據本發明1施例之⑽ g - _ w儿積裝置的結構概略示意圖，· q J所示的你a , ’ 覆蓋率之仙薄膜=本發明一實施例用於達成良好階梯 圖 、，儿積法的製程序列關係圖； 覆蓋；之==據本發明一實施例用於達成不良階梯 一 ’膜此積法的製程序列關係圖； 法的萝程序：係—用於實施圓4中所示之ALD薄膜沉積 列的缚膜沉積裝置的結構概略示意圖； A L D薄二所:：係—用於實施根據本發明另-實施例之 、儿積法的薄膜沉積裝置的結構的概略示意圖； =所示的係使用圖6之薄膜沉積裝置的ald薄膜沉 tr序列關係圖，其中第二清茂製程包含第一子清 肩衣程以及第二子清洩製程；以及 圖8所示的係使用圖6之薄膜沉積裝置的ALD薄膜沉 積法的製程序列的關係圖，其中第二清、;良製程包含第—子 /月洩製程、第二子清洩製程、以及第三子清洩製程。 【主要元件符號說明】 100 反 200 氣 210 第 212a 閥 212b 閥 220 第 應室 體盒 一反應氣體供應單元 門 門 一連接管線 23 1312013

225 第 一旁通管線 230 第 二反應氣體供應單元 231 氣體源容器 232a〜232e 閥 門 240 第 二連接管線 245 第 二旁通管線 250 第 一主清洩氣體供應單元 252a 閥 門 252b 閥 門 260 第 二主清洩氣體供應單元 262a 閥 門 262b 閥 門 300 抽氣幫浦 400 氣體管線 SI〜S50 製程 VI 〜V5 閥 門 W 基板 24

Claims (1)

1312013 十、申請專利範圍： 1. 一種使用原子層沉積法（ALD)以及一薄膜沉積裝置於 一基板上沉積薄膜的方法，該薄膜沉積裝置包括：一反應 室，用以於該基板上沉積該薄膜；一氣體盒，用以供應— 反應氣體及/或一清洩氣體給該反應室；以及一抽氣幫浦， 用以將該反應氣體及/或清洩氣體從該反應室及/或該氣體 盒之中抽到外面；該方法包含： 貫施一製程循環數次，以便於該基板上沉積該薄膜， 該製程循環包括：一第—饋送製程，用以將一第一反應氣 體饋达至該反應室之中；一第一清洩製程，用以清洩該反 應室中的第一反應氣體；一第二饋送製程，用以將—第二 反應氣體饋迗至該反應室之中；以及一第二清洩製程，用 以清茂未與該第-反應氣體發生反應的第二反應氣體；以 及 在該等& t實施的製程循環之間實施一事前壓力改變 製程，以便降低或提高該反應室的内部麼力，而不供應該 第一反應氣體及該第二反應氣體。 2·如申請專利範圍第1頂之太、土 # ^ 貝之方法，其中沉積於該基板 上的薄膜必須具有良好J!降说# ,方. 、八峒氏野h梯覆盍率，該事前壓力改變製程 則會被實施以將該反應室的肉邱颅+时y 至的内部壓力降低至實施該等第一 與第二饋送與清洩製程的製程壓力以下。 3.如申請專利範圍第2 項之方法’其中該事前壓力改 變製程係在閉合被連接在該反 汉應至與s亥氣體盒之間的閥門 之後，透過該抽氣幫浦的抽氣作業來實施。 25 1312013 4·如申印專利範圍第2項之方法，其中實施該事前壓 文憂衣私以降低該反應室的内部壓力，其下降幅度超過 該第一饋送製程之製程壓力的2〇%。 申明專利範圍第1項之方法，其中沉積於該基板 上的薄膜必須具有不良階梯覆蓋率，該事前壓力改變製程 貝I會被Κ施以將該反應室的内部壓力提高至實施該等第一 與第二饋送與清洩製程的製程壓力之上。 % 一 ，6·如申清專利範圍第5項之方法，其中該事前壓力改 文製私係藉由供應—分離的惰性氣體給該反應室來實施。 7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該分離的惰性 •氣體係、透過一條額外連接在該反應室與該氣體盒之間的分 離氣體&線來供應；或者係經由連接在該反應室與該氣體 盒之間的第一氣體管線與第二氣體管線來供應。 8. 如申請專利範圍第6項之方法，其中實施該事前壓 力改變製程以提高該反應室的内部壓力，其提高幅度超過 φ 該第一饋送製程之製程壓力的2〇%。 9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該氣體盒包括 兩個或更多個反應氣體供應單元，用以分別供應二或更多 種反應氣體給該反應室；一主清洩氣體供應單元，用以供 應一主清洩氣體來清洩該反應室；一連接管線，用以將該 • 反應氣體供應單元連接至該反應室；一旁通管線，用以將 • 该抽氣幫浦連接至該等反應氣體供應單元及/或該主清洩氣 體供應單元；以及複數個閥門，安裝在該等反應氣體供應 單7L、該主清洩氣體供應單元、該連接管線、以及該旁通 26 1312013 管線之中； 該反應氣體供應單元包括：一氣體源容器，充滿要被 供應之載氣所氣化之預設數量的液態反應物；以及複數個 閥門，可選擇性地讓該載氣流到該氣體源容器、該連接管 線、或是該旁通管線；以及 該第一清洩製程及/或該第二清洩製程包括下面當中的 至少兩項製程：第一子清洩製程，其係利用該載氣來實施； 第二子清洩製程，其係利用該主清洩氣體來實施；以及第 三子清洩製程，其係在閉合被安裝在與該反應室相連的連 接管線之中的所有閥門之後，透過該抽氣幫浦的抽氣作業 來實施。 10.如申請專利範圍第9項之方法，其中該第一清洩製 程及/或該第二清洩製程包括該第一子清洩製程以及該第二 子清泡製程。 1 1.如申請專利範圍第9項之方法，其中該第一清洩製 程及/或該第二清洩製程包括該第二子清洩製程以及該第三 子清洩製程。 1 2.如申請專利範圍第9項之方法，其中該第一清洩製 程及/或該第二清洩製程包括該第一子清洩製程、該第二子 清洩製程、以及該第三子清洩製程。 十一、圖式： 如次頁 27