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TW508372B - Method and apparatus of forming phosphosilicate glass having a high wet-etch rate - Google Patents

Method and apparatus of forming phosphosilicate glass having a high wet-etch rate Download PDF

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TW508372B
TW508372B TW088103262A TW88103262A TW508372B TW 508372 B TW508372 B TW 508372B TW 088103262 A TW088103262 A TW 088103262A TW 88103262 A TW88103262 A TW 88103262A TW 508372 B TW508372 B TW 508372B
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TW
Taiwan
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substrate
processing chamber
processing
gas
page
Prior art date
Application number
TW088103262A
Other languages
English (en)
Inventor
Ishing Lou
Cary Ching
Dr Ulrich Wiese
Rong Pan
Paul Gee
Original Assignee
Applied Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Description

508372 五、發明説明（ 發-¾領域： 本發明係關於半導體製 造具有一高濕姓刻逮 別疋，本發明係關於製 β I--------衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 的方法及設備。 i;，造積體電路之磷矽玻璃 登j月背景： 目前積體電路界ιΊ:私丄^ 方向發展。此使得—固定美：上降低積體電路之單位成本 電路特徵(―的尺寸;基:。上 #，降低I此_ _ + ;”、而因為其電子特性的關 載…… 特徵尺寸的工作變成-種極大的挑 戰舉例來說，降低血動熊卩.左擄六甘 電路相心目” + 、 14機存憶體(DRAM)積體 :路相關4存電容的特徵尺寸即是—種非常困難的挑 i# 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -典型的dram “一個陣列之獨立單元所構成， 每-單元野存-個單位的資料(位元)並包括一可通電荷 的電晶體及-貯存電容。如第1圖所示，一與⑽賴裝 置相關《典型的前技圓柱形貯存電容器被形成於一基材 11上，該基材具有-場氧化區12被沉積於其上以隔絕該 裝置，一閘極氧化層！ 3，一閘極電極i 4及源/沒極區1 $。 在刖述結構之上的是一中，介層絕緣膜丨6其具有一位元線 17形成於其上。為了要形成該貯存電容器，一平坦化層 1 8被形成於該位元線與該絕緣膜層1 6之上。該平坦化層 18典型地是由硼磷矽玻璃（BpsG)所形成。一氧化層被 形成於該平坦化層1 8之上。之後，該氧化層19、該平坦 第4頁 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） JV7C3 J / 厶 JV7C3 J / 厶五、發明説明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 化層1 8及二、 處依序〗疼中介層絕緣膜1 6在該貯存電極接點將被形成 第一多曰被私除，因此界定出一貯存電極接點孔20。一 曰曰矽層被沉積填入該接點孔2〇中，接下來在該接 ”·，占孔2〇的容 .„ , 夕曰曰矽上形成一犧牲層22。該犧牲層22是由 乳化物所形+ y成且疋作為一遮罩用，使得該第一多晶矽層可 被：蚀刻以形 _ 成一罘一多晶矽圖案21。 曰 、、、罘2圖，一第二多晶矽層23被形成。該第二多 曰曰矽層23茗乂、二、好 風住该氧化層1 9、犧牲層22、及該第一多晶矽 圖案21。 、$ ^、第3圖’該第二多晶矽層23接受一非等方向性 、x，]以便將犧牲層22及氧化層1 9移除以形成一多晶 間隔件24。έ士里# a 日 …果形成一圓柱形貯存電極2 5，其係由該多 曰田石夕圖案2 1及該多晶間隔件24所構成。 降低電容器的尺寸對於該Dram裝置的適當功能具 有不利的影響。欲維持DRAM積體電路之適當功能，需 使私谷备獲得足夠的電量才能保持一可接受的訊號與雜 訊比。一電容器可貯存的電量是與電容器的尺寸成正比。 這些因子限制了貯存電容器可降低的尺寸大小，因而限制 了 DRAM單位成本能下降的比例。結果，dram上絕大 部分面積都被貯存電容器所佔據。在美國專利第 5,478,769、5,4160,824、5,482,886 及 5,501，998 號中，每 一個都揭示了先前技藝在欲維持或增加每單位貯存電容 器可儲存電量的同時’其希冀降低貯存電容器整體尺寸的 嘗試。在該等前技中欲降低貯存電容器尺寸的嘗試中，其 第項 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公羞） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
/2 五、發明説明（ 每-項前技都增加7製造該貯存電容器的時 降低積體電路單位成本的其它嘗 、、 處理時間。其中的—個嘗試包括由;專注於減少 成諸如犧牲層22之類的某”二的材料來形 :’間，因此可降低製造該積體電路所需時間。犧❹ 二個重要特性乃是其係以一非常均勾的厚度被沉積二 有助於控制該特徵尺寸及當該裝置被完成後之操作^ 二:技的犧牲層典型地具有厚度不均勻或㈣速率不 、因此’亟需-種方法與設備’其係藉由提供一具有改 艮钱刻速率特性及均句厚度之犧牲層來達到降低一 積體電路所需的時間》 ' 發明目的及概轉： 本發明提供了一種能夠藉由降低製造積體電路（如一 DRAM)所需時間以降低製造積體電路單位成本的方法與 設備。詳言之，本發明提供了一種由一具有高濕钱刻速率 及絕佳厚度均勻度之磷矽玻璃（PSG)來形成一犧牲層的方 法。本發明是根據一 PSG層的濕蝕刻速率及厚度均勾度 的發現而發展出來的，該濕蝕刻速率及厚度均勻度均與該 P S G層被沉積時的壓力相關。 本發明方法包括將一基材置於一半導體處理室的沉 積區附近；將一包含矽來源、一氧來源及一磷來源的處理 第6頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (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 508372 A7 _ B7 五、發明説明（） 氣體流入該沉積區；藉由將該處理室加壓至一預設壓力來 建立該PSG的濕蝕刻速率；及將該沉積區保持在適於將 一磷矽玻璃沉積於該基材之處理條件下。 根據本發明方法之一例舉性實施例乃是該基材具有 一經過掺雜的多晶石夕層被沉積於其上。該石夕來源為被氣化 的原矽酸四乙酯（TEOS)，該磷來源為氣化的磷酸三乙醋 (TEPO)，該氧來源為臭氧，同時亦包括一氮載送氣體。該 TEOS是在700-1500 seem的速率下，最好是12〇〇sCcm， 被流入該沉積區中。該TEPO氣體是在30至150 seem的 速率下，最好是80 sc.cm，被流入該沉積區中。臭氧氣體 是在3000-6000 seem的速率下，最好是4000 sccm ,被流 入該沉積區中。該氦氣是在2000-6000 sccm的速率下， 最好是4000 seem，被流入該沉積區中。然而，如果需要 的話’亦可以氦/氮氣體之混合氣體來取代純氦氣作為載 送氣體，在此情形下，氦氣及氮氣兩者同樣是在1〇〇〇至 3000 seem的速率下被流入該沉積區中。該沉積區的溫度 是在3 50°C-500°C的範圍内，最好是480t。該壓力被保 持在一不會超過400托耳（torr)的關鍵範圍内，用以控制 該P S G層的濕蝕刻速率。如果需要的話，可藉由將該壓 力水平保持在一不低於125托耳且不大於400托耳的關键 壓力範圍内即可大幅改善厚度的均勻度。詳言之，藉由改 變在此範圍内之壓力，可改變該PSG層的濕蝕刻速率， 而仍能在一適當的沉積速率下保持絕佳的厚度均勻度。在 此方式中，一具有改良濕蝕刻速率的psG層可被形成。 ______________ 第7頁 1紙張尺度適用中國國家標準（CNsTa4規i ( 210X297公董)' ： '-- I丨丨^-丨-丨？丨丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
、發明説明（ A7 B7 這降低了製造該濕蝕刻層所需的時間，因此也降低了製造 著如dram類之積體電路的單位成本。 在參照了附圖下面的詳細說明後可更完整的瞭解本 發明的這些及其它實施例，以及其優點與特性。 軍銳明： 第1-3圖為剖面圖，其顯示傳統製造一積體電路電容 器之方法； 第4圖為一依據本發明化學氣相沉積（CvD)設備的實 施例立體圖； 第5圖為用於第4圖CVD設備中一個蓋子之放大立 體圖； 第6圖為第4圖CVD設備的一剖面圖； 第7圖為系統監視器及採用了一或多個第4圖CVD 設備之多室系統的簡化圖； 第8圖為用來控制第4圖CVD設備之操作系統控制 軟體之控制架構的一舉例性方塊圖； 第9圖為一流程圖，其顯示本發明一較佳實施例的步 騾； 第10圖為部分積體電路的一剖面圖，其中一介電層 係依據本發明被沉積； 第11圖為示於第10圖積體電路的剖面圖，其具有一 依據本發明而被沉積於其上的介電層； 第12圖為一圖表，其顯示該介電層的濕蝕刻率，其 第8頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） — il!·衣丨丨 (請先閲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 508372 A7 B7 五、發明説明（） 為第11圖中之沉積與前述介電層被沉積時之壓力的關 係；及 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第13圖為一圖表，其顯示該介電層的厚度均勻度， 其為第1 1圖中之沉積與前述介電層被沉積時之壓力的關 係。 圖號對照說明： 11 半 導 體 積材 12 場 氧 化 區 13 閘 極 氧 化區 14 閘 電 極 15 源 /汲 .區 • 15 16 絕 源 層 17 位 元 線 18 平 面 化 層 19 氧 化 層 20 貯存 電 極 接點孔 22 犧 牲 層 21 第 一 多 晶 碎圖案 23 第 二 多 晶碎 圖案 24 多 晶 間 隔 件 25 圓 柱 形 貯存 電極 26 化 學 氣 相 (CVD)設備 28 外 殼 總 成 30 外 殼 32 處 理 室 34 開 口 36 真 空 蓋 38 樞 銷 40 把 手 42 蓋 夾 44 鎖 定 棘 輪機 1 構 46 氣 體 分 佈 總成 48 蓋 子 50 蓋 部 52 側 壁 54 周 邊 56 凹 部 58 細 缝 閥 開 V 60 基 板 62 氣 體 分 佈 板 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第9頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29;公釐） 508372 A7 B7 五、發明説明（） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 64 套筒 66 孔 68 下凹周邊 70 圓柱形壁 72 圓形凸緣 74 密封件 76 圓形基底表面 78 環形側表面 80 開口 82 孔 84 環形凸緣 86 墊圈 88 蓋部 90 墊圈 92 通道 94 供給 96 混合歧管 98 供應管線 100 導管 102 加熱器/舉升總成 104 晶圓座 106 處理室内襯 108 馬達 110 環形流道 1 12 軸桿 114 處理器 116 記憶體 118 處理位置 120 前頭 126 處理室壁 132 環形縫 134 環形流道 130 截流閥 136 排放出口 1 3 8,1 3 8’ 監視器 140 光筆 146 電腦程式 148 處理選擇器副程式 150 製程排序器副程式 ) 152- 156 處理室管理副程式 160 基材置放副程式 162 處理氣體控制副程 164 壓力控制副程式 166 加熱器控制副程式 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第10頁 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部智慧財產局S工消費合作社印製 508372 A7 ______B7_ 五、發明説明（） 癸明詳細說明： I. CVD系统的你]^ 參照第4圖，一可實施本發明方法之適當化學沉積 (CVD)設備26被示出，其包括一由諸如鋁或陽極化鋁這 類與製程相容的材料所製成的外殼總成2 8。該外殼總成 28包括一外殼30，其界定出一具有一開口 34的處理室 3 2，及一真2盖3 6。該真空蓋3 ό係經由一框銷3 8而可 樞轉地與外殼30結合用以選擇性地覆蓋該開口 34。一把 手40被附加於該真空蓋36上並與該樞銷相對。該把手4〇 有助於該真空蓋36於打開及關閉位置間移動。在打開的 位置時，開口 34被露出，而能接近該處理室32。在關閉 位置時，該真空蓋36蓋住該開口 34，在它們之間形成密 封狀態使流體無法通過。為此目地，蓋子夾42可被用來 彈性地偏移該真空蓋36使抵住該外殼3〇。然而，可以植 銷38及一鎖定棘輪機構44來防止真空蓋36被意外地移 至關閉位置。 一氣體分佈總成4 6被典型地附加於該真空蓋3 6上 該氣體分佈總成46將反應氣體及載送氣體送至該處理宣 32中，這將於下文中詳細說明。一外蓋48與該真空蓋％ 重豐並被作成可覆蓋該氣體分佈總成46的形狀。為此目 的，包括一蓋部50之該外蓋48係位於一與該真空蓋％ 所在平面平行的平面上。一側壁52,係從該蓋部5〇延伸 出並終止於周邊54。該周邊54的外形與該真空蓋36 咸设備2 6之組件外形相合。例如，該周邊5 4可包括凹气 第11頁 本紙張尺度適㈤巾關家標準（CNS ) A4規格（21GX297公釐)" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 衣. 訂 A7 B7 五、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明説明（ ^其用來在外蓋48將該真空i %密封起來時可容納該 等成爽42為了要便於接進琢處理室^且不需犧牲真空 蓋36與外殼30之間不透流體的密封性…細缝閥開口 w 被設在該外殼30及一真空鎖門(未示出)中。該細縫閥開 口 58可讓曰曰圓（未不出）能夠被輸送於該處理室32與設 備26的外部之間。前述的輸送可用任何傳統的晶圓輸送 總成(未示出)來達成。傳統的機械臂晶圓輸送總成的一個 例子係被描述於授丨Maydan之美國專利第4,95ΐ，6〇ι號 中，該專利的全部内容係以參考文獻方式被併於本文中。 參照第5圖，該真空蓋36包括一基板6〇，一氣體分 佈板62及一套筒64。該基板6〇具有一設在中心的孔66 及一包圍在該孔66周圍的凹陷周邊68。該套筒64具有 與該孔66互補的形狀用以嵌入其中。典型地，該套筒64 包括一圓枉形壁70，其嵌入該孔66中，有一圓形凸緣72 由其一端延伸出。該圓形凸緣72在該套筒64被置於最終 的停放位置時抵靠著該凹陷的周邊68。為了要在套筒64 與遠基板60之間保持不透流體的完整性，一密封件74， 如塾圈’被置於該凹陷的周邊68與該圓形凸緣72之間。 該氣體分佈板62包括一圓形基底表面76及一環形側表面 從該基底表面72延伸出並在開口 80處終止。多個孔82 被形成於该圓形基底表面7 6上。一環形凸緣8 4從該開口 80延伸出並橫向地到達環形側表面78並在其被置於最終 的停放位置時抵靠該套筒64的圓形凸緣72。在該最終的 停放位置時，圓形基底表面76及該環形側表面78兩者都 第12頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公董 —.丨丨^_丨l· —费— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 508372 A7 B7 五、發明説明（ ----------衣-- f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁j 被孩套筒64所圈圍起來。墊圈86被置於該圓形凸緣72 與該環形凸緣84之間以確保在它們之間形成一不透流體 的密封狀態。該氣體分佈總成包括一蓋部88，其套設於 開口 80上並抵住該環形凸緣84。〆墊圈90被置於該蓋 邛8 8與该裱形凸緣8 4之間用以在它們之間形成一不透流 體的密封狀態。 參照第6圖’該氣體分佈總成46係以傳統方式，如 使用螺栓、硬焊或類此者而附著於該蓋部88上。該蓋部 88包括一通道92用以讓流體可於該氣體分佈總成46與 該處理室32之間互通。一沉積氣體及載送氣體的供應94 經由一混合歧管96而與該氣體分佈總成46間形成流體可 互通的狀態。詳言之，多條供給管線98被連結於該供應 訂 94與該混合歧管96之間。沉積氣體及載送氣體在其經由 導管100流入孩氣體分佈總成46之前可在該混合歧管％ 中相互混合。典型地，每一種供給氣體的供給管線都包括 (1)數個安全截流閥（未示出），其可被用來手動地或自動地 終止氣體流入該處理室32中。此外，質量流控制器（亦未 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 示出）亦可被用來測量流經每一供給管線98的氣體流。如 果供給94係由許多有毒氣體所構成時，則此結構將特別 有用。 設置於該處理室32中的是一加熱器/舉升總成1〇2， 其係被結合至一晶圓座104及一處理器内襯1〇6上。當該 真空蓋36是在關閉位置時’該晶圓纟1〇4是設在該：： 器/舉升總成1〇2與該真空蓋36之間。該加熱器/舉升總 508372 A7 B7 五、發明説明（） 良 Ί 10 8 成1 02係可操作地連接至一可被控制式地移動之，昂 上，用以改變晶圓座1 04與該真空蓋36之間的距離。該 晶圓座1 04在該處理室32中位置的相關資訊是由/感應 器（未示出）來提供。該處理室内襯106環繞該晶圓座104 並界定出一環形流道1 1 0的下部，該還形流道1 1 0的上邵 是由真空蓋36所界定。晶圓座104亦包括電阻式加熱組 件，如一内後式單圈加熱元件（未示出），其被作成以平行 同心圓的形式繞兩整匝。該加熱器元件的一外部（未示出） 經過與該晶圓座104的周邊相鄰處’而其内部則在一具有 相同半徑之同心圓的路徑上通過。接到該加熱器元件的電 線通過該加熱器/舉升總成1 02的軸桿1 1 2。 典型地，處理室内襯106、氣體分佈板62及該設備 的其它硬體之一或者全部都是由像是鋁、陽極化链或陶瓷 所製成。此一 CVD設備的一個例子為揭示於授予zhao等 人之美國專利第5,558,71 7號名稱為”CVD Pr〇cessing chamber” 的專利案中。咸弟5，5 5 8，7 1 7號專利係讓渡給Applied Materials 公司，其為本案的受讓人，該案的内容係以參考文獻方式 被併於本文中。晶圓座1 0 4可用任何與製程相容的材料製 成，如鋁、陽極化鋁、氮化鋁或氧化鋁或蓉土）。 一處理器1 1 4與該設備26電氣溝通用以調節該設備 的操作。典型地’該處理器m為一單板電腦（SBc)的一 部分，其包括類比及數位輸入/輸出板、界面板及步進馬 達控制板。該CVD設備26之不同組件係遵從ve = a
Modular European (VME)標準，其界宕小 4 < w板、卡槽、及連 第14頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ——rll·丨丨#1— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508372 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 發明説明（ 接器的尺寸及種類1 VME亦對具有16_位元資料匯户排 及24_位元位址匯流排作出界定。該處理器114係作I一 控制器，可執行系統控制軟體，其為一貯存在一記憶體 116中的電腦程式’該記憶體電氣式地與該處理器":： 接。任何-種記憶體裝置都可被使用，像是一硬諜機、一 軟諜機、一卡片架或它們的一個組合。處理器i 14係在系 統控制軟體的控制下進行操作，該軟體包括一特定處理溫 度、主壓、時機、氣體的混合、射頻能量的位準、晶圓座 位置、及其它參數的指令组，這將參照第8圖於下文中詳 細說明。 再次參照第6圖，在一沉積處理期間，該真空蓋3 6 係被置於關閉的位置。該加熱器/舉升總成丨〇2將該支撐 性的晶圓座104置於一靠近該真空蓋％之處理位置118。 當放在4關閉位置1 1 8時，該晶圓座4是被該處理主内 襯1 06及該環形流道丨丨〇所包圍。以此方式，晶圓座1 04 位在靠近氣體分佈板62附近。沉積氣體及載送氣體是經 由供給管線9 8而被送入該氣體混合歧管9 6中。該氣體混 合歧管96讓前述氣體彼此混合，形成處理氣體，其路徑 是以箭頭1 2 0來表示。詳言之，該處理氣體流經導管1 0 0 ’ 進入該氣體分佈總成46，並經過在該氣體分佈板62上的 孔8 2。以此方式，處理氣體流入該處理室3 2並被吹向該 晶圓座1 04 ’ 一晶圓（未示出）將被置於該晶圓座上’該處 理氣體將以一層流的方式均勻地橫跨並分佈於該晶圓 上。 第15頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（2丨〇)<297公產） I--------•裝-- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 508372 A7 B7 五、發明説明（） 在該CVD設備26中實施的該沉積處理為一熱處理， 其中該處理氣體混合物會發生熱反應，以將所需要的膜層 >儿積在被支撐在該晶圓座104上之一半導體晶圓（未示出） 上。典型地’該晶圓座104被電阻式地加熱用以提供該反 應所需要的熱能。為此目地，一熱流體被循環通過該處理 主32的▲壁126用以將該處理室32保持在一高溫下。被 用來加熱該處理室壁1 26的流體包括了典型地流體種 類’即，水性的乙二醇或油性的熱傳流體。藉由降低處理 氣體在壁126上及前述通路上的凝結，該前述的加熱過程 可降低揮發性反應物累積在該處理室3 2中。 該處理氣體沒有被沉積，或沒有凝結的部分是用一真 空幫浦（未示出）將其從該處理室3 2抽出。詳言之，該氣 體是經由一環繞該處理位置丨丨8之環形縫丨32被排出，然 後進入該環形流道1丨〇。該環形缝丨32及環形流道丨丨〇是 由界於真2盍3 6與該室内襯1 2 6之間的間隙所界定的。 環形缝1 3 2及環形流道1 1 〇兩者都具有圓形的對稱性用以 提供處理氣體均勻地流經該晶圓座丨〇4之上，在該晶圓（未 示出）上沉積一均勻的膜層。 來自於該環形成流道1 1 0的氣體流經一與該環形流 道成流體溝通的橫向流道丨3 4，經過一觀看口（未示出）， 通過該排出通路，經過該真空截流閥1 30，並進入一與該 外邵真空幫浦（未示出）連接的排放出口 1 3 6。 使用者與遠處理器114之間的界面是一CRT監視哭 138及一光筆140,如第7圖所示，該圖為在一基材處理 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4i^( 210'x297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508372 A7 -------- B7 __ 五、發明説明（） 系統142中’該CRT監視器與該CVD設備26的簡化圖 式，該基材處理系統可包括一或多個處理室。在該較佳的 實施例中，兩個監視器1 3 8及1 3 8，被使用，一個安裝在清 潔室壁上供操作者使用，另一個裝在壁後供維修技師之 用。兩個監視器138及138’同時顯示相同的資訊，但只有 一枝光筆140可作用。在光筆丨40尖端的一光線感應器（未 示出）可偵測從該CRT監視器1 3 8發出的光線。操作者點 觸該顯示螢幕上一所欲求區域，並按下在光筆14〇上的一 按鈕來選取一特定的螢幕或功能。該被選取區域會改變其 反白顏色’或顯示出一新選單或螢幕，如此可確定光筆與 顯示螢幕間的溝通。亦可被額外地或取代地使用其它裝 置’如一鍵盤、滑鼠、或其它點選或溝通裝置，供使用者 與處理器1 1 4進行溝通。 該膜層的沉積處理可使用一可被該處理器1 1 4所執 行的電腦程式產品來實施。該電腦程式可用任何傳統電腦 可讀取的程式碼來編寫，如6 1 6000組合語言、C、C + +、 Pasca卜Fortran或其它程式語言。適當的程式碼使用傳統 的編輯器輸入到一單一檔案中，或多個檔案中，並儲存或 編入至電腦可讀取的媒體中，如第6圖所示的記憶體11 6 中。如果被輸入的碼為一高階語言的話，其即被編譯，所 獲的編譯碼然後與一預先編譯的視窗（Windows，程式庫 目標碼鏈結。該系統的使用者呼叫該目標碼以執行該經鏈 結的編譯過的目標碼，造成該處理器1 1 4將該目標碼載入 記憶體1 1 6中。該處理器114然後讀取並執行該目標碼以 第Π頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0><297公羡） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -装·
，1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508372 A7 B7 五、發明説明（ 實施在該程式中所指定的工作。 參照弟7及8圖’其顯示根據一絲令 髁特疋的實施例之該# 統控制軟體，即電腦程式1 46，之扣制加城 检制木構的一舉例性古 塊圖。一使用者使用該光筆140輪入一 ♦加 笱入處理組號碼及處理 反應室號碼至一處理選擇器副程式1 4 8 φ 以作為顯示在
該CRT監視器138上之一選單式恶宣AA 飞螢幕的回應。處理組是 執行特定處理所需之預設處理參數組’且是用預設的_ 來定義。該處理選擇器副…48確認⑴所需要的設： 26及（ii)操作該處理室所需要之處理參數组以實施所需$ 的處理。實施-特定處理之處理參數與處理條件有關，如 處理氣體的成分及流率、溫度、壓力、諸如以偏壓能量 等級及低頻RF頻率之電t條件、冷卻氣體壓力、及反應 室壁溫度。這些參數是以選單的方式提供給使用者且是使 用光筆/CRT ^見器界面而被輸入。監視該處理之訊號是 由該系統控制器之類比及數位輸入板來提供，且用來控制 該處理之訊號是在CVD設備的類比及數位輸出板上被輪 出。 一製程排序器副程式丨5 〇包括用來從該製程選擇器 田1J私式1 4 8接受被指定之處理室及處理參數組，及用來控 制;Γ、同處理室操作之程式碼。多個使用者可輸入處理組號 碼及處理室號碼，或一使用者可輸入多個處理組號碼及處 理至號碼’該製程排序器副程式1 5 0可將被選取的處理以 所而要的順序排好。較佳地，製程排序器副程式1 5 0包栝 一用來實施以下事件的程式碼：（i)監視該等處理室之操作 (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} C· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 SSix 百
、發明説明（ 以決足處理室是否被使用，（ii)決定那些處理是要在那些 處理室中進行，（iH)根據一有空的處理室及將被實施之處 勺種读來執行所需要的處理。可使用諸如詢訊（polling)之 傳統方法來監視處理室。當在排那一個處理要被執行時， 排序為副程式1 50可被設計成將被使用處理室之目前條 件與一被選取處理所需要的條件比較，或每一特定使用者 所輸入的要求的，，時間，，，或一系統程式員想要包括進去以 決足優先順序之任何其它相關因子，考慮進去。 旦排序咨副程式1 5 〇決定那一個處理室及處理組 的組合將於下一個被執行之後，該排序器副程式丨5〇藉由 將該特定處理組參數送至一處理室管理副程式152、154 及1 5 6來執行該處理組，其中處理室管理副程式1 5 2、1 5 4 及156根據由該排序器副程式15〇所決定的處理組來控制 在處理i» 3 2内之多個製程工作。例如，處理室管理副程 式152包括用來控制在該處理室32内之濺射及處理 操作的程式碼。處理室管理副程式152、154及156亦控 制不同處理室組件副程式的執行，其中組件副程式控制執 行該被選取的處理組所必需之處理室組件的操作。處理室 組件副程式的例子為基材置放副程式！ 6〇、處理氣體控制 副程式162、壓力控制副程式164、加熱器控制副程式 1 66。热悉此技藝者可瞭解的是其它的處理室控制副程式 可根據那種製程將要於該處理室32内被實施而被加入。 在操作時’處理室管理副程式1 52根據將被執行之特定處 理組來選擇性地排定或呼叫處理組件副程式。處理室管理 第19頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) C. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508372 A7 B7 五、發明説明（ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 副程式1 52之排序，使用一種與排序器副程式1 50在排定 那一個處理室32及處理組將被執行時所用方式相似的方 式來實施。典型地，處理室管理副程式1 52包括了監視不 同的處理室組件，根據今被執行之處理參數決定那些組件 必為被操作’及執行一處理室組件副程式以作為監視及決 定步驟之回應等步驟。 參fc、第6及8圖，該基材置放副程式1 6 〇包括用來控 制將基材裝載於該晶圓座i 〇4上，及將該基材舉升至該處 理室32内所需高度來控制界於該基材（未示出）與該氣體 分佈板62間的空間之處理室組件程式碼。當該基材（未示 出）被裝載於該處理室32内時，晶圓座1〇4被降下來以接 受該基材，之後該晶圓座104被舉升至該該處理室32内 之一所需高度，用以在CVD處理期間將該基材（未示出） 保持在與4氣體分佈板62相距一第一距離或空間的位置 處。在操作時，該基材置放副程式16〇控制該晶圓座1〇4 的移動以作為與該支撐高度相關由該處理室管理副程式 1 5 2傳過來之處理組參數的回應。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 社 印 製 處理氣體控制副程式162具有用來控制處理氣體成 份及流率的程式碼。副程式162控制安全截流閥（未示出） 的開/關位置，及升/降質量流控制器以獲得所需要的氣體 流率。所有的處理室組件副程式，包括處理氣體副程^ 1 62，都是由處理室管理副程式丨52所呼叫。副程式^ ^ 接受來自該處理室管理副程式與所需要的氣體流率相關 之處理參數。典型地，處理氣體控制副程式i 62藉 印田丁開 第20頁 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公釐） 508372 A7 B7 五、發明説明（） 氣體供應管路，並重複下列步騾來操作的：⑴讀取必需的 質量流控制器，（π)將讀取值與從處理室管理副程式152 接收來之所需流率比較，（iii)需要時可調整氣體供應管路 的流率。甚者，處理氣體控制副程式162包括監視不安全 之氣體流率，及在狀況被偵測到時啟動該安全截流閥。 在某些處理中，一諸如氬氣之鈍氣被流入處理室32 中’用以在反應處理氣體被引入處理室内之前穩定處理室 之壓力。對於這些處理而言，處理氣體控制副程式162被 &冲成包括讓純氣流入處理室3 2中一段時間以穩定處理 室内的壓力的步驟，然後上述的步驟被實施。此外，當一 處理氣體須要從一諸如TEOS之液態先驅物被氣化時，該 處理氣體控制副程式ί 62係被寫成可包括將一諸如氦氣 之輸送氣體射出通過液體氣化供給器内之該液態先驅物 的步驟，該液體氣化供給器通常被稱為，，精確的液體射出 系統’，，如美國專利第5,272,88號中所揭示者，其内容係 以參考文獻方式被併於本文中。如上述，所欲求之處理氣 體流率被送至該處理氣體控制副程式丨62作為處理參 數。甚者’該處理氣體控制副程式162包括了用來控制前 述”精確的液體射入系統，，之步驟。 壓力控制副程式164包括可控制處理室壓力的程式 碼’其係藉由調整該處理室3 2排出部分之節流閥的開口 大】來達成。卽流閥的開口大小被設定成可將該處理室的 壓力控制在與總處理氣體流、處理室大小、及該排放系統 之抽泵設定壓力相關之所欲求階段。當壓力控制副程式 ___ 第21頁 本紙張尺度適用中_家標準（CNS ) Α4規格（21Gx297公麓) ---' ----------- (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
η Α7 Β7 五、發明説明（ 164广呼叫，欲要的或目標壓力即如一參數被從處理 室管理剎程式1 52處接收到。壓力控制副程式i 64的操作 係藉由讀取一或多個與處理室相連接之傳統壓力計來測 量處理室内的壓力，將測量值與目標壓力比較，從一對應 於該目標壓力之被儲存的表中獲得比例、積分、及微 (PID)值，並根據由該壓力表中所獲得的PID值調整節流 閥。或者，壓力控制副程式164可被寫成打開或關閉節流 閥至一特定的開口大小來調整處理室32並獲得一所欲求 的壓力。 加熱器控制副程式1 6 6包含一程式碼用以控制可加 熱該晶圓座104,及置於該晶圓座1〇4上之該基材（未示出） 之加熱單元的電流。該加熱器控制副程式丨66亦是由該處 理室管理副程式1 52所呼叫且接受一目標或設定值溫度 參數。該加熱器控制副程式1 66藉由測量位於晶圓座1 〇4 之熱電耦之電壓輸出來測定溫度，將所測得溫度與設定值 溫度比較，且增加或減少供應至該加熱單元之電流以獲得 該設定值溫度。該溫度由所測得之電壓值經由在一儲存之 轉化表中查知對應溫度，或藉四級多項式計算該溫度來獲 得。當一内置迴路被用以加熱晶圓座1 04，該加熱器控制 副私式1 6 6逐漸地控制供應至該迴路之電流之增加/減 少。此外，一内建成敗（fail-safe)模式可被涵括以偵測製程安 全依從性，且若該處理室3 2未適當設定的話，則該模式 可關閉該加熱單元之運作。 一電漿控制副程式9 0 (未示出）可被包括用以設定施 第22頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I------：---衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、^T i. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ' ——一 — _____ B7 五、發明説明（) 加於泫處理j 3 2中之處理電極之低頻及高頻RF能量等 級。以此方式，一電漿清潔處理可被用來去除在該處理室 32内表面上之剩餘物。該電漿控制副程式9〇與前述處理 室組件副程式同樣是由處理室管理副程式丨52進行呼 叫〇 上述的反應咨說明主要是作為舉例的目的且上述系 統的變化亦可被使用。例如，該晶圓可被一晶圓座所支撐 且有石英燈來加熱。本發明之形成此一膜層的方法並不只 限於任何特定的設備。 Π·形成一磷矽玻瑤鏃蛙層 本發明方法可被用來在上文參照第6圖所述的舉例 性CVD設備26中沉積一改良的介電層，如一 psG層。 該方法包括第9圖所示的將示於第1〇圖中之基材I?]置 於位在如第6圖所示靠近該關閉位置118之沉積區中之步 驟170。雖然示於第10圖中之基材172理論上可具有任 何地形（topography)，但基材172典型地其上具有多層適合形 成與一 DRAM積體電路相關之一圓柱形的電容器的膜 層。為了此目的，一介電層，如一 BPSG174，被提供。一 層氮化矽（SiN) 176被沉積於該氮化矽層上。一層未被摻雜 的矽玻璃（USG) 1 78被沉積於該氮化矽層之上。一接點孔 180從該USG層178延伸並完全穿透BPSG層174及該 SiN層，並終止在靠近一源極/汲極區（未示出）處。多晶梦 材料被沉積於該接點孔180中並在該USG層178之上形 第23頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） ' ^ ' 丨.丨！丨丨f! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} -訂· .P. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508372 A7 B7 五、發明説明（ 成一多晶矽層1 8 2。 參照第9圖，在步驟184,在第6圖所示的該處理室 32中的壓力被設定在一預定的水平。在如第9圖所示的 步驟186巾，-包含了咬來源、一氧來源、及—磷來源的 處理氣體被流入該沉積區中，及在步驟1 88 ,該設備26 的處理條件被保持在適合將一磷矽玻璃層沉積在該基材 172上的條件，如帛i 〇圖所示。在步驟i 84設定的壓力 水平，如第9圖所示，是根據一項發現而定，該發現為一 後續沉積的PSG層190(如第9圖所示)的濕蝕刻率是與該 處理室32内於PSG層19〇的沉積期間被保持的壓力有 關。 如第12圖所示，曲線192的斜率表是在帛6圖中處 理室32的壓力愈低"圖中之psG@ 19〇的濕姓 刻速率愈高。例如，使用纟18 t的氫氟酸緩衝液 (BHF)(5G : 1)姓刻劑，室壓被加壓至約5()耗耳所沉積之 PSG層190的濕钱刻速率每一秒約超過2〇埃…以室壓 被加壓至約300托耳且接受相同蝕刻處理所沉積之 層，其姓刻速率則低於每秒15埃。然而，在壓力大於4〇〇 托耳時’纟PSG | 19G的濕㈣速率上就沒有明顯的差 別。因此，在400托耳及以下的壓力時，該咖層m 的濕蝕刻率可被控制在一預定的範圍内。這對於提高一 PSG層可被㈣的速率上提供了 —額外的優點，藉此= 製造與其相關積體電路所f的時間，肖psG I I%在該 積體電路的製造期間是被用作為一犧牲層。例如，在與： ___第24頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨〇Χ1_97公^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
，1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508372 A7 _________ _B7 五、發明説明（） 些DRAM積體電路相關的圓柱形電容器的製造期間，某 些犧牲層必需被沉積用以遮蔽該電路以形成所需要的結 構。如第1及2圖中所示，需使用該犧牲層22，使電極 的側壁可順著該犧牲層22之曲線。之後，在一蝕刻處理 期間，該犧牲層22藉由被姓刻掉而被犧牲，但仍遮蔽該 弟一多晶石夕圖案21。藉由本發明方法由psg層上形成該 犧牲層22，可顯著地減少蝕刻該犧牲層所需要的時間。 因此’可減少製造該DRAM積體電路所需要的時間，降 低一 DRAM積體電路的單位電路成本。 在一舉例性的實施例中’該珍來源為氣化的T E 〇 s， 該磷來源為為氣化的TEPO，該氧來源包括12%的臭氧而 其它部分的氧來源包括氧分子〇2。亦包含一涵蓋純氦氣 之載送氣體。該TEOS是在700至1500sccm的速率下， 最好是1200cssm，被流入該沉積區中。該TEPO氣體是在 30至150sccm的速率下，最好是80cssm，被流入該沉積 區中。臭氧氣體是在3000至6000sccm的速率下，最好是 4000cssm，被流入該沉積區中。該氦氣是在 2000至 6000sccm的速率下，最好是4000sccm，被流入該沉積區 中。該沉積區的溫度是在350°C至500°C的範圍内，最好 是480°C。該壓力被保持在一不會超過400托耳的關鍵範 圍内，用以控制該P S G層的濕蝕刻速率。藉由確保壓力 被保持在小於400托耳的一關鍵範圍内，可調整該PSG 層的濕蝕刻速率，以允許在一較低的單位成本下來製造像 是DRAM之類的積體電路。 第25頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） '~~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) C- 訂 經濟部智慧財產局8工消費合作社印製 508372 A7 B7 五、發明説明（ 參照第6及13圖’本發明的另-個實施例係基於最 近發現在室壓肖由一流入該沉積區内之^源、—氧來 源、及一磷來源的處理氣體所形成均勻厚度之”^層19〇 間的關係所發展出來的。對防止過度蝕刻該psG層19〇 底下-層來說’厚度均句度乃是特別重要的。該厚度均勻 度係如下地被界定： T - ( T m ax - T m i η ) / 2 T a v g 其中T為厚度，Tmax為測得之最大厚度，Tm“測得 (最小厚度及Tavg為該PSG層的平均厚度。檢驗代表在 不同點測得之該PSG層190厚度之曲線194，在環境壓力 範圍125托耳至400托耳之内，厚度均勻度的變化小於 1 %。壓力水平在1 25托耳以下時，在厚度的變化超過i % , 壓力水平超過400托耳者亦表現出相同的結果。曲線i 94 的斜率表示厚度的變化在壓力水平低於1〇〇托耳及壓力 水平高於400托耳時會趨於惡化。因此，在psG層ι9〇 的沉積期間’藉由將環境壓力保持在125托耳至1〇〇托耳 之間’即可控制該PSG層的濕蝕刻速率並提供絕佳的厚 度均勾度。然而，如果較佳的厚度均勻度並不是所想要的 話，該PSG層190的濕蝕刻速率可藉由將環境壓力降至 400托耳以下而被輕易地加以控制。以此方式，一具有顯 著改良的濕蚀刻速率的P S G層被形成，藉以允許在一較 低的單位成本下來製造像是DRAM之類的積體電路。 雖然上述的載送氣體是以氦氣來加以討論，但亦可以 一混合的載送氣體來取代氦氣。此一混合的載送氣體的一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第26頁 508372 A7 B7 五、發明説明（） 個例子為一氦-氮（He/N 2)混合物。該氦-氮（He/N2)混合物 中每一種氣體將以一在1000至3000 seem範圍内之速率流 入該沉積區中。然而，最好是氦氣與氮氣是以相同的速 率，約2 0 0 0 s c c m，流入該沉積區内。因此，本發明的範 圍並不是以上面的說明内容來決定，而應是以隨附之申請 專利範圍加上其等效物來加以界定。 (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 第27頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

  1. 508372 A B c D 忭正澳a.?0, 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1· 一種在一被置於一半導體處理室的一沉積區附近的 基材上沉積一介電層的方法，該介電層具有一與其相 關的濕蝕刻速率，該方法至少包含以下的步驟·· 將一包含矽來源、一氧來源、及一磷來源的處理氣 體流入該沉積區； 將該處理室加壓至125托耳至400托耳的壓力範圍 内的壓力水平，用以建立該PSG的濕蝕刻速率；及 將該沉積區保持在適於將一磷矽玻璃沉積於該基 材上的處理條件下。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該磷來源亦 包括磷酸三乙酯。 3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該矽來源包 括原矽酸四乙酯。 4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該氧來源包 括臭氧。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中一處理室溫 度是在300。(：至500。(：的範圍内。 6. 如申請專利範圍第1項所述之方法’其中該處理氣體 包括一包含了氦氣之載送氣體。 第28頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公管） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ8 B8 C8 、 D8^________ ^、申請專利範圍 7 , 、 .如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該處理氣體 包括一包含了氦氣及氮氣混合物之載送氣體。 8 ·—種在一被置於一半導體處理室的一沉積區附近的 基材上沉積一介電層的方法’該方法至少包含以下的 步驟： 將一包含珍來源、一氧來源、及一 T E p 〇的處理氣 體流入該沉積區； 將該處理室加壓至125托耳至400托耳的壓力範圍 内的壓力水平；及 將該沉積區保持在適於將一磷矽玻璃沉積於該基 材上的處理條件下。 9 . 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該矽來源包 括原矽酸四乙酯。 1 〇·如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該氧來源包 括臭氧。 1 1 ·如申請專利範圍第8項所述之方法，其中一處理室溫 度是在300°C至500°C的範圍内。 12 ·如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該基材包括 被沉積於其上之多層膜層，其界定出一幾乎為平面的 第29頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) —賴-#^.................. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 508372 A8 B8 C8 EL·------ ------- 六、申請專利範圍 表面。 1 3 ·如申請專利範圍第8項所述之方法’其中該處理氣體 包括一包含了氦氣之載送氣體。 1 4 ·如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該處理氣體 包括一包含了氦氣及氮氣混合物之載送氣體。 1 5. —種基材處理系統，其至少包含： 一外殼（30)，用來形成一處理室（32); 一基材移動系統（102)，用來將該基材移入該處理 室中並將該基材置於一基材固持件（1〇4)上； 一氣體輸送系統（96)，用來將一處理氣體引入該處 理室中，用以在該基材上沉積一膜層； 一溫度控制系統（1 02)，用來在該處理室内保持〆 經選定的溫度； 一壓力控制器（1 30)，用來在該真空系統内保持一 經選定的壓力； 一控制器（114)，用來控制該氣體輸送系統’該溫 度控制系統及該壓力控制系統；及 一可與該控制器互相交換資料之記憶體（11 6) ’其 包含了將被該控制器所操作以實施一處理之電腦程 式，該處理包含了以下的步騾： 將一包含矽來源、一氧來源、及一 TEP0的處理、氣 第30頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210x297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂· 華 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ABCD 六、申請專利範圍 體流入該沉積區； 將孩處理室加壓至125托耳至4〇〇托耳的壓力範圍 内的壓力水平；及 將孩沉積區保持在適於將一磷矽玻璃沉積於該基 材上的處理條件下。 16· —種基材處理系統，其至少包含·· 一外殼（30)，用來形成一處理室（32); 一位在該外殼内之基材固持器（1〇4)，用來將一基 材固持於該處理室之内； 一基材移動系統（102)，用來將該基材移入該處理 室中並將該基材置於一基材固持件上； 一氣體輸送系統（96)，用來將一處理氣體引入該處 理室中，用以在該基材上沉積一膜層； 一溫度控制系統（1 02)，用來在該處理室内保持一 經選定的溫度； 一壓力控制器（1 30)，用來在該真空系統内保持一 經選定的壓力； 一控制器（114)，用來控制該氣體輸送系統，該溫 度控制系統及該壓力控制系統； 一與該控制器相連接之記憶體（116)，其包含一電 腦可讀取的媒介，該媒介具有一電腦可讀取的程式被 寫於其内，用以指導該化學氣相沉積反應器系統的操 作，該電腦可讀取的程式至少包含： 第31頁 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) -、τ i. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508372 A B CD 七、申請專利範圍 一第一組指令，用以控制該壓力控制系統，將該處 理室内的壓力保持在125托耳至400托耳的範圍内。 1 7.如申請專利範圍第1 6項所述的系統，其中該電腦可 讀取的程式包含一第二組指令，用以控制該氣體輸送 系統，將一包括了 TEPO及TEOS的處理氣體引入該 處理室中。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、町. i. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第32頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐)
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