TWI510665B - 使用電漿反應製程來形成氟碳化物層的方法 - Google Patents

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Description

使用電漿反應製程來形成氟碳化物層的方法
本發明係關於半導體裝置及其製造方法。特別是，其係關於氟碳化物(CFx)的形成製程，其係用來改善CFx層與其他金屬或絕緣層的黏合性，同時維持氟碳化物(CFx)層的低介電係數值。
近幾年來，多層導線結構被應用於獲得半導體裝置的高速操作與微型化。然而，這些結構會因導線層之總導線電阻與寄生電容的增加而引起導線延遲之問題。
將譬如銅(Cu)之低電阻導線材料使用作為互連體，其係會減少導線電阻。另一方面，低介電係數或低k的材料可被用來減少寄生電容。特別是，添加氟的碳(氟碳化物：CFx)可被使用為絕緣層，以減少寄生電容，然後改善半導體裝置的操作速度。
習知電漿反應製程可被用以形成具有低介電係數的氟碳化物(CFx)層。電漿反應製程可使用微波電漿處理裝置來進行，其係藉由用以自外部微波源的微波來激發例如氬(Ar)或氪(Kr)的電漿氣體而產生電漿。當將例如C5 F8 或C6 F6 氣體之氟碳系列製程氣體導入至維持在至少大約50mTorr之壓力下的電漿區域內時，可使用電漿輔助化學氣相沈積(CVD)方法來進行該沈積製程。此提供相關於蝕刻速度的更快薄膜形成速度，以用以形成氟碳化物(CFx)層。
然而，在上述形成條件下形成的氟碳化物(CFx)，係僅使用一種能量源(譬如微波電漿)來當做電漿激發源，故有可能對絕緣特性及CFx層的脫附氣體特徵造成不利結果。其結果為，CFx層與其他層(例如金屬或絕緣層)表面的黏合性有可能會在沈積時退化。
本發明係鑑於上述問題點而被提出。本發明提供一種能形成具有較佳絕緣特性與脫附氣體特徵之氟碳化物(CFx)層同時維持低介電係數值的製程。
本發明之第一態樣係提供有一種形成氟碳化物(CFx)絕緣層的方法。該方法包含在不小於20mTorr且不大於60mTorr之壓力下施加微波功率與射頻偏壓的步驟。
本發明之第二態樣係提供有一種形成氟碳化物(CFx)絕緣層的方法。該方法包含在一壓力下施加微波功率與射頻偏壓的步驟，在該壓力下，若未施加射頻偏壓則該氟碳化物層無法沈積，其中該壓力不小於20mTorr。
本發明之第三態樣係提供有一種用來製造具有作為絕緣層的氟碳化物層之半導體裝置的方法。該方法包含使用電漿反應製程而將該氟碳化物層形成於基板上之步驟。該形成步驟係在範圍從20mTorr至60mTorr的壓力下施加微波功率與射頻偏壓時進行。
本發明之第四態樣係提供有一種使用電漿反應製程來形成氟碳化物層的方法。該方法包含以下步驟：施加微波功率與射頻偏壓；以及除了電漿激發氣體與氟碳系列製程氣體以外，將氧(O)導入至處理室內。
以下參考附圖詳細說明本發明之實施例，其中亦顯示有本發明之較佳示範性實施例。隨後的說明並非用以限制本發明之範圍、適用性或架構。恰恰相反地，較佳示範性實施例的隨後說明將提供該些熟諳技藝者一賦能說明，以用於實施本發明的較佳示範性實施例。應該注意的是，在不背離附加申請專利範圍所陳述之本發明精神與範圍下，本發明可以不同形式來實施。
本發明係關於一般的半導體裝置及其製造製程。特別是，其係關於一種新的氟碳化物(CFx)形成製程，其係用來改善CFx層與其他金屬或絕緣層的黏合性，同時維持CFx層的低介電係數值。
本發明實施例指向一種形成具有改善絕緣特性與脫附氣體特徵之氟碳化物(CFx)絕緣層的製程，以改善CFx層的黏合性同時維持低介電係數值(k：小於大約2.3)。其係藉由選擇預定的製程條件來得到，在此，在未以微波電漿功率來實施射頻偏壓之情形下，則無法沈積氟碳化物(CFx)層。以此方式，氟碳化物沈積製程的形成速率會增加，同時該製程的蝕刻速度會降低。
藉由選擇預定的製程條件，可使反應副生成物(微波電漿功率所產生的習知氟碳化物(CFx))的組成比率最小化。此外，預定的製程條件允許大多數的微波電漿能夠激發例如氬氣(Ar)的電漿氣體，且能維持該電漿情況。另一方面，假如射頻偏壓係在數百瓦特內施加的話，氟碳化物(CFx)絕緣層的相對介電係數則不會受到射頻偏壓存在的不利影響。
更者，當高頻(射頻)偏壓被施加用以形成氟碳化物(CFx)絕緣層的時候，碳對氟(C/F)的組成比率大約是0.9至1.0。此與習知結果相反，在未施加高頻射頻偏壓下所形成之氟碳化物(CFx)層的碳對氟(C/F)的組成比率大約是1.1至1.2。考慮氟碳化物(CFx)絕緣層與主要包含例如鈦(Ti)金屬元素之阻障物層的黏合性，較佳係使用本發明之氟碳化物(CFx)形成製程。
首先參考第1圖，其係概略地顯示在電漿反應製程中沈積速率的壓力函數實例。如此圖所示，其係顯示兩能量源之沈積速率的壓力函數：(1)電漿激發源(例如微波功率源)以及(2)高頻(射頻)電源。應該注意的是，當電漿激發源(微波功率源)被僅僅使用當作能量源時，沈積會在當電漿氣體的壓力維持於大約30mTorr或以上時發生。然而，如先前所述，儘管其介電係數低(k<~2.3)，在上述情況下所形成之氟碳化物(CFx)層並未對CFx層的絕緣特性與脫附氣體特徵顯示有利的結果。
藉由施加高頻(射頻)功率源，除了微波功率源以外，當電漿氣體的壓力維持在範圍從大約20mTorr至60mTorr的壓力時會發生沈積。如第1圖所示，此壓力區域可概略地分為兩子區域：(1)壓力範圍從20mTorr至30mTorr的第一子區域以及(2)壓力範圍從30mTorr至60mTorr的第二子區域。第一子區域亦稱為”蝕刻電漿區域”，其為在未施加高頻(射頻)功率加上微波功率源下則無法發生沈積的區域。第二子區域為在未施加高頻(射頻)功率下仍可發生沈積的區域，其係藉由施加微波功率源作為唯一的能量。然而，高頻功率(射頻)的添加能夠形成具有較佳絕緣特性與脫附氣體特徵的氟碳化物(CFx)層，同時能夠維持低的介電係數值。當使氟碳化物層(CFx)形成於蝕刻電漿區域中時(壓力為20mTorr至30mTorr)，亦能提供該等有利結果。
當在上述壓力區域中形成氟碳化物(CFx)層時，除了氟碳化物形成速度會增加以外，氟碳化物(CFx)蝕刻速度也會減少。由於在電漿反應製程中的形成速度與蝕刻速度係與微波功率源直接相關，因此微波功率源係設定為能夠產生範圍從1kW至3.5kW、頻率2.45GHz的微波功率。
再者，如先前所述，在上述壓力區域中所形成的氟碳化物(CFx)層能夠提供有利的絕緣特性與脫附氣體特徵。為了得到這些有利的結果，係從射頻功率源施加頻率大約為400kHz、範圍從20W至120W的射頻功率。
根據本發明一態樣，氟碳化物(CFx)層的相對介電係數不會受到射頻偏壓源存在的不利影響。然而，如以下所進一步說明的，當將力區域限制於某預定範圍時，則可得到相對介電係數小於大約2.3的氟碳化物(CFx)層。
接著參考第2圖，其係概要地顯示氟碳化物(CFx)層之介電常數的壓力函數曲線。當電漿氣體的壓力維持在60mTorr或以下時，除了微波功率源以外，藉由施加射頻功率源，可沈積本發明實施例的氟碳化物(CFx)絕緣層。然而，如第2圖所示，當壓力變得太低時，CFx層的相對介電係數會傾向於增加。此主要是因為當電漿氣體與微波功率低時，與所產生之電漿發生反應的製程氣體(例如氟碳系列氣體)的量會相對增加的緣故。其結果為，當電漿氣體的壓力變得太低時，則氟碳化物(CFx)層的相對介電係數會增加。
為了避免根據本發明製程所形成之CFx絕緣層的相對介電係數增加，電漿氣體的壓力較佳地係維持在預定範圍內。在較佳實施例中，該壓力的預定範圍係設定在20mTorr至60mTorr內，其係與用來獲得具有較佳絕緣特性與脫附氣體特徵之氟碳化物(CFx)層者為相同的壓力範圍。
根據本發明較佳實施例所設計的氟碳化物(CFx)絕緣層係使用絕緣層形成裝置來形成。第3圖係顯示絕緣層形成裝置30實施例的概要圖。如此圖式所示，絕緣層形成裝置30包括處理容器50、輻射狀槽孔天線62與載置台51。
處理容器50的裡面係被分隔為位在輻射狀槽孔天線62側之電漿產生區域R1以及位在載置台51側之薄膜形成區域R2。外部微波源66係將例如2.45GHz之預設頻率的微波功率供給至輻射狀槽孔天線62。來自微波源66的微波會將從氣體供給口70被釋放至電漿產生區域R1內的電漿氣體(例如氬氣(Ar))激發。該電漿氣體係從電漿氣體供應源71經由氣體環72被供給至氣體供應口70，然被釋放至電漿產生區域R1內。
絕緣層形成裝置30進一步包含有製程氣體供應結構80(亦稱為噴淋板80)。第3圖中亦顯示有製程氣體供應結構80的平面圖。該製程氣體供應結構80包含有製程氣體供應管81，該製程氣體供應管81係配置於電漿產生區域R1與薄膜形成區域R2之間，以作為面對在載置台51上所載置之基板W的柵格。製程氣體供應管81包含有環狀管81a與柵格管81b。環狀管81a係被環狀地配置在製程氣體供應結構80的外環狀部分。柵格管81b的配置使得複數個陣列管能夠在環狀管81a的內側彼此正交。
在製程氣體供應結構80的下表面處，於基板W上方均勻地形成有多個製程氣體供應口83。製程氣體供應源84係經由氣體管85而連接至製程氣體供應管81。在此實施例中，製程氣體供應源84係將作為稀釋氣體之氬氣(Ar)與氟碳系列製程氣體(例如C5 F8 )的混合物經由氣體管85供給至製程氣體供應管81。稀釋氣體會隨後從個別的製程氣體供應口83朝向薄膜形成區域R2被排放。氣體(例如氟碳系列氣體)的流動速率可分為兩種速率：(1)”sh-c”流動速率與(2)”sh-e”流動速率，其係取決於在噴淋板80上之製程氣體供應口83的位置。”sh-c”流動速率適用於位在噴淋板80的中心之製程氣體供應口83。另一方面，”sh-e”流動速率適用於位在噴淋板80的邊緣部分之製程氣體供應口83。
實驗樣本：
為了評估氟碳化物(CFx)絕緣層的絕緣特性、黏合性以及操作可靠度，而根據在本揭露中所描述的製程來製造數個實驗樣本。然後對該實驗樣本進行不同的測試以評估上述特性。在每一實驗樣本中，係藉由施加高頻射頻功率源與微波電漿源來形成氟碳化物(CFx4)絕緣層。除非有另外特別的說明，否則係以下述設定條件來形成接下來的氟碳化物層：(1)CFx4層；在頻率2.45GHz下施加大約1kW至3.5kW的微波功率、在頻率400kHz下施加大約20W至120W的高頻射頻功率，(2)CFx2層；在未施加任何高頻射頻偏壓並在小於30mTorr之低壓力下來形成的情形下，在頻率2.45GHz下施加大約1.5kW的微波功率，以及(3)CFx層；在未施加任何高頻射頻偏壓並在小於50mTorr之壓力下來形成的情形下，在頻率2.45GHz下施加大約3kW的微波功率。所有實驗樣本的不同氟碳化物(CFx、CFx2與CFx4)絕緣層皆係在基板溫度為大約330℃至400℃下形成。在下文中會詳細解釋這些評估結果。
參考第4圖，其係顯示用以進行應力測試、膠帶測試與氣泡測試之實驗性樣本的目標結構與平面圖。使用於這些評估的結構包括第一非晶質碳層、氟碳化物(CFx4)層、第二非晶質碳層與密封罩層。第一非晶質碳層係形成於大型矽(Si)基板上，時第二非晶質碳層係形成於氟碳化物(CFx4)層上。非晶質碳層兩者均具有大約10nm的厚度，且係形成於蝕刻電漿區域中，在此，來自外部射頻功率源53(請參考第3圖)的高頻(射頻)偏壓會被施加到絕緣層形成裝置30之載置台51上所載置之基板W。射頻偏壓具有400kHz的頻率、大約120W的射頻功率。氟碳化物(CFx4)層亦在相同形成條件下形成於蝕刻電漿區域中。因此，與用以形成非晶質碳層者相同的射頻偏壓源會被施加到基板W。密封罩層係被形成用來與從CFx4層產生的脫附氣體發生反應。
接下來，在大約350℃下進行達24小時的事先評估退火。在進行事先評估退火後，對該實驗樣本分別進行應力測試、氣泡測試與膠帶測試。該應力測試係在大約400℃的溫度下實施達2小時的時間。此實驗樣本的所有沈積層、非晶質碳層與CFx4層皆通過應力測試。第4圖中同樣地顯示有將透明膠帶黏著於其表面後之實驗樣本的平面圖。與應力測試同樣地，所有施加有射頻偏壓而形成於蝕刻電漿區域中的各層皆通過氣泡測試與膠帶測試。這意味著，此樣本中的各層皆未觀察到有的任何氣泡與脫落。
在下文中調查了根據本發明製程所形成之氟碳化物(CFx4)層的折射率與厚度。為了此目的而製造了數個實驗樣本，然而，只有現有最佳CFx4樣本被選擇使用於本評估中。第5圖係顯示了用來測量氟碳化物(CFx4)層的折射率與厚度之現有最佳實驗樣本的輪廓圖(contour map)。表1中列示了從輪廓圖所得到之關於實驗樣本厚度與折射率的平均值、最小值、最大值與不均勻值。
如第5圖及表1所示，不論新的氟碳化物(CFx4)形成製程仍存在有關於氟碳化物樣本厚度與折射率不均勻之問題。並且，整個氟碳化物(CFx4)實驗樣本的折射率及相對介電係數很低(k＜~2.3)。
接著，針對根據本發明製程所形成之氟碳化物(CFx)絕緣層的表面幾何形狀進行研究。為了此目的，在大型矽基板上形成具有不同氟碳化物層的兩實驗樣本(CFx與CFx4)。使用絕緣層形成裝置30並以上述段落中所說明的相同設定條件來形成CFx與CFx4兩樣本。
接下來參考第6圖，其係顯示從相較於它們個別晶圓中心之不同點所取得之兩實驗樣本的截面圖。兩實驗樣本的截面係顯示於第6圖的上側與下側。CFx實驗樣本的截面圖係從座標為以下兩點所擷取：(1)A(0,0)與(2)B(-135,0)。另一方面，CFx4實驗樣本的截面圖係從三點所擷取，其中第1與第2點與CFx樣本為相同的座標(A(0,0)、B(-135,0))，而第三點的座標為C(-150,0)。如第6圖所示，相較於CFx絕緣層的實驗樣本，CFx4絕緣層的實驗樣本具有較少的凹處與凸處。因此，相較於CFx層的例子，CFx4絕緣層的表面幾何形狀受到改善。結果可得到表面更平滑的CFx4絕緣層。
參考第7圖，其係顯示各種實驗樣本之漏電流與所施加之電場的關係。測量熱應力點的漏電流，在此，熱處理係在溫度為大約400℃下實施達2小時的時間。以三個實驗樣本：CFx、CFx2與CFx4來進行此評估。應注意的是，CFx與CFx2兩絕緣層係在未施加任何高頻射頻偏壓下而形成。CFx絕緣層係在大約50mTorr的壓力下形成，而CFx2絕緣層係在低壓下形成(小於30mTorr)。施加高頻率射頻偏壓以在與上述段落中所說明的相同情況下形成CFx4絕緣層的實驗樣本。
如第7圖所示，當所施加之電壓在大約-2MV/cm至-0.5MV/cm的範圍內時，CFx絕緣層的實驗樣本的漏電流較低。表2係列示當所施加之電場為約1.5MV/cm時每一實驗樣本的漏電流值(Jg＠1.5MV/cm)。如表2所示，CFx絕緣層在1.5MV/cm時漏電流值最低。
三實驗樣本(CFx、CFx2與CFx4)係根據本發明之氟碳化物形成製程而形成，接著進行熱脫附分光譜(TDS；Thermal desorption spectroscopy)測量。此實驗係用來測量每一實驗樣本中之氟(F)的分子重或原子重。測量每一樣本的熱脫附光譜學，並將該結果被顯示於第8圖。垂直軸為質量19(M/z=19)之氟(F)氣體的測量值強度，水平軸為以預定速率增加溫度之期間內的加工處理時間。在此實驗中，檢測出氟(F)氣體的質量為19。在第8圖所示的光譜中，有兩個高峰P1與P2。表3列示了每一實驗樣本之兩高峰的強度。如第8圖及表3所示，CFx4絕緣層在氟質量為19(M/z=19)時脫氣速率最低。
在接下來的實驗中，調查分子重量為85(M/z=85)之SiF3 的脫氣或脫附氣體。為了此目的，而測量三樣本(CFx、CFx2與CFx4)的熱脫附分光譜，並將結果顯示於第9圖中。與先前實驗同樣地顯示於第8圖中，垂直軸為質量85(M/z=85)之SiF3 氣體的測量值強度，水平軸為以預定速率增加溫度之期間內的加工處理時間。在此實驗中，檢測出SiF3 氣體的質量為85。在第9圖光譜中，可觀察到一個高峰。表4列示了每一實驗樣本的峰值強度。如第9圖及將現有最佳CFx4絕緣層的實驗結果列示於表6。
接著參考第10圖，其係顯示四個實驗樣本之射頻偏壓與漏電流的關係。利用本發明之薄膜形成製程並以上述段落所描述之設定條件的來製造所有的實驗樣本。在射頻偏壓的功率分別設定為：0W、60W與120W下形成具有CFx4絕緣層的三實驗樣本。第四實驗樣本係包含有作為絕緣層之CFx層，且此實驗樣本的射頻功率係設定為0W。如第10圖所示，當射頻偏壓功率增加時，則漏電流會減少。應該注意的是，係在所施加之電壓設定為1MV/cm(Jg＠1MV/cm)時測量漏電流值。
第11圖係顯示氟碳化物(CFx4)層的與漏電流的關係。為了此目的，而製造三組實驗樣本。在每一組中，係形成具有大約相同氟碳化物(CFx4)厚度層的五個實驗樣本。第一、第二與第三組實驗樣本之氟碳化物(CFx4)絕緣層的平均厚度分別為85.49nm、137.11nm與190.26nm。如第11表4所示，在CFx4絕緣層上未觀察到SiF3 峰值。因此，可知CFx4層之SiF3 的脫氣量在三個實驗樣本中為最小。
於下文中詳細說明用以形成最佳現有氟碳化物(CFx4)實驗樣本的設定條件。表5列示了用以形成最佳現有CFx4樣本的設定條件。
圖所示，氟碳化物(CFx4)絕緣層的厚度越厚，則漏電流值越低。應該注意的是，係在所施加之電壓設定為1MV/cm(Jg＠1MV/cm)時測量漏電流值。
接著參考第12圖，其係顯示各種實驗樣本之氟碳化物(CFx4)層之相對介電係數與壓力的關係。此評估係使用絕緣層形成裝置30來形成兩組實驗樣本。在每一組中，係在壓力：25mTorr、30 mTorr及35mTorr下形成三實驗樣本。第一與第二組的射頻偏壓係分設定為90W與120W。將相對介電係數的測量結果顯示於第12圖。如此圖式所示，壓力的設定條件越高，則相對介電係數的值越高。可以線性迴歸方式來計算每一組資料的最適線性近似值。如第12圖所示，每一組實驗樣本可得到非常良好的相關性(當射頻偏壓：90W，R2 =0.97；當射頻偏壓：120W，R2 =0.98)。
第13圖係顯示各種實驗樣本之平均相對介電係與壓力的關係。如此圖所示，最小平均值2.38係在壓力22mTorr下獲得，而最大平均值2.62係在壓力28mTorr下獲得。根據此結果，當壓力值為22mTorr可得到最低相對介電係數值。這意味著，用以形成氟碳化物(CFx4)絕緣層的最佳壓力值大約是22mTorr。
在下文中，將針對一替代性實施進行評估，以進一步地改善氟碳化物(CFx4)絕緣層的特性。在此替代性實施例中，氧(O)係經由氣體環72被導入至絕緣層形成裝置30的處理容器50內。為了評估此替代性實施例的有效性，除了氧氣(O)以外，係以完全相同的設定條件來製造兩實驗樣本(＃1與＃2)。表7列示了兩實驗樣本的設定條件。如先前所說明的，“sh-c”、“sh-e”係分別表示在噴淋板80中心與邊緣的氣體流動速率，同時“gr”係表示在氣體環72的氣體流動速率。
參考第14圖，其係顯示用以測量折射率之兩實驗樣本的輪廓圖。如此圖式所示，實驗樣本#2之折射率的最大、最小與平均值最低，在此處理容器50上的氛圍中加入有氧(O)氣。此會導致第二實驗樣本的介電係數較低(low-k)。表8列示了兩實驗樣本的厚度、折射率與相對介電係數(k)。如此表中所示，當氛圍中加入有氧氣時，厚度值與相對介電係數(k)也會較低。此評估確認了可利用氧氣(O)來獲得較低介電係數值。
接下來研究了氟碳化物(CFx、CFx2、CFx4)絕緣層的操作可靠度。為了此目的，而製造三組實驗樣本，各組均具有不同的氟碳化物(CFx、CFx2、CFx4)絕緣層。在每一組中，在矽(Si)大型基板上係形成有具有相同氟碳化物(CFx、CFx2、CFx4)絕緣層的三個相同樣本。表9中列示了在每一組實驗樣本中用以形成氟碳化物(CFx、CFx2與CFx4)絕緣層的設定條件。
為了評估氟碳化物(CFx、CFx2與CFx4)絕緣層的操作可靠度，係針對每一組實驗樣本進行亦稱為”噴霧沐浴(Mist bath)”之加速測試，以進行評估。因此，在形成每一組的氟碳化物(CFx、CFx2或CFx4)絕緣層後，在例如85%(H2 O)之高濕度沐浴下將每一組實驗樣本放入固定溫度內(例如80℃)。為了進行該實驗，對每一組的第一樣本未進行加速測試。然後，將每一組的第二樣本放入噴霧沐浴達1至10分鐘的時間以進行加速測試。針對每一組中的最後實驗樣本亦進行加速測試達100分鐘的時間。
第15圖係顯示每一組實驗樣本之折射率與相對介電係數(k-值)的關係。已知於高濕度環境下維持在固定溫度之絕緣層折射率的改變愈小，則該等知絕緣特性及其整體可靠度愈佳。
如第15圖所示，折射率以及因此相對介電係數的最小變化係發生在第三組實驗樣本。如表9所示，第三組實驗樣本的氟碳化物(CFx4)絕緣層係藉由施加射頻偏壓以及同樣地藉由將氮(N2 )氣添加至氛圍中而形成。藉由將氮氣(N2 )添加至氛圍中，則氮(N2 )原子會受到激發而朝CFx4絕緣層的表面發射光線。此會造成在氟碳化物(CFx)絕緣層上的硬化(curing)或修改(modifying)效果，其會依序導致折射率以及相對介電係數的較小改變。
本申請案主張申請於2009年2月17日的美國專利臨時申請案61/207,973，發明名稱為“電漿處理方法”，作為優先權母案，特將上述申請案之所有內容援用於此作為參考。
雖然本揭露之原理係結合特定設備與方法而說明於上，但是要清楚理解的是，此說明僅僅藉由實例來產生，而並非用以限制本發明之範圍。
30．．．絕緣層形成裝置
50．．．處理容器
51．．．載置台
53．．．外部射頻功率源
62．．．輻射狀槽孔天線
66．．．微波源
70．．．氣體供給口
71．．．電漿氣體供應源
72．．．氣體環
80．．．製程氣體供應結構
81．．．製程氣體供應管
81a．．．環狀管
81b．．．柵格管
83．．．製程氣體供應口
84．．．製程氣體供應源
85．．．氣體管
R1．．．電漿產生區域
R2．．．薄膜形成區域
W．．．基板
第1圖係概要地顯示在電漿反應製程中，沈積速率與壓力的關係之實例。
第2圖係概要地顯示氟碳化物(CFx)層的介質常數與壓力的關係。
第3圖係描述絕緣層形成裝置實施例的概要圖。
第4圖係顯示具有其應力測試結果之實驗樣本的目標結構與平面圖。
第5圖係顯示用以測量CFx4樣本之厚度與折射率的輪廓圖。
第6圖係顯示用以評估該等表面幾何形狀之CFx實驗樣本的截面圖。
第7圖係顯示各種實驗樣本之漏電流與所施加之電場的關係。
第8圖係顯示各種實驗樣本的TDS強度。
第9圖係顯示各種實驗樣本的TDS強度。
第10圖係顯示各種實驗樣本之漏電流與射頻偏壓的關係。
第11圖係顯示各種實驗樣本之氟碳化物層厚度與漏電流的關係。
第12圖係顯示各種實驗樣本之相對介電係數與壓力的關係。
第13圖係顯示各種實驗樣本之平均相對介電係數與壓力的關係。
第14圖係顯示替代性實施例的輪廓圖。
第15圖係顯示各種實驗樣本之相對介電係數與折射率的關係。

Claims (15)

  1. 一種使用電漿反應製程來形成氟碳化物層的方法，該方法包含以下步驟：在不小於20mTorr且不大於60mTorr之壓力下，施加微波功率與射頻偏壓，其中該氟碳化物層具有約0.9至1.0的碳對氟(C/F)組成比率，且其中該射頻偏壓的功率不小於20W，且不大於120W。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該微波的功率不小於1.0kW，且不大於3.5kW。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該微波的頻率約為2.45GHz。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該射頻偏壓的頻率約為40()kHz。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該氟碳化物層包含CFx4。
  6. 一種使用電漿反應製程來形成氟碳化物層的方法，該方法包含以下步驟：在一壓力下施加微波功率與射頻偏壓，在該壓力下，若未施加射頻偏壓則該氟碳化物層無法沈積，其中該壓力不小於20mTorr，其中該氟碳化物層具有約0.9至1.0的碳對氟(C/F)組成比率，且其中該射頻偏壓的功率不小於20W，且不大於120W。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該壓力不大於3()mTorr。
  8. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該微波的功率不小於1.0kW，且不大於3.5kW。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該微波的頻率約為2.45GHz。
  10. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該射頻偏壓的頻率約為400kHz。
  11. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該氟碳化物層包含CFx4。
  12. 一種用來製造具有作為絕緣層的氟碳化物層之半導體裝置的方法，該方法包含以下步驟：使用電漿反應製程而將該氟碳化物層形成於基板上；其中在該形成步驟期間內，係在範圍從20mTorr至60mTorr的壓力下施加微波功率與射頻偏壓，其中該氟碳化物層具有約0.9至1.0的碳對氟(C/F)組成比率，且其中該射頻偏壓的功率不小於20W，且不大於120W。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該微波的功率不小於1.0kW且不大於3.5kW，並且該微波的頻率約為2.45GHz。
  14. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該射頻偏壓的頻率約為400kHz。
  15. 一種使用電漿反應製程來形成氟碳化物層的方法， 該方法包含以下步驟：施加微波功率與射頻偏壓；除了電漿激發氣體與氟碳系列製程氣體以外，將氧(O)導入至處理室內，其中該射頻偏壓的功率不小於20W，且不大於120W，且其中在不小於20mTorr且不大於60mTorr的壓力下施加該微波功率與該射頻偏壓。
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