用于填充介电质间隙的处理室的制作方法

专利名称：用于填充介电质间隙的处理室的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于填充介电质间隙的处理室。
背景技术：
集成电路的芯片制造商是持续增加各个芯片上的电路组件的密度，因 此填充用以分隔该些组件的间隙变得更具挑战性。电路组件密度的增加是 使得相邻组件之间的宽度必要性地变短。当该些间隙的宽度的缩减较其高 度来得快速时，高度相对于宽度的比例(已知为深宽比；aspect ratio)是
6成比例地增加。相对于浅及宽的间隙(即，低深宽比间隙)，较不易在高 且窄的间隙(即，高深宽比间隙)中填充均 一 的介电材料膜层。
填充高深宽比间隙常见的难处在于空隙(void)的形成。在高深宽比 间隙中，填充间隙的介电材料是倾向于以较快的速率沉积在间隙的顶端附 近，因此，通常在完全填充间隙之前，介电材料会封闭住间隙的顶端而产 生空隙。即使间隙的顶端并未提早被封闭，在间隙的侧壁上的介电膜层的 不均勻生长速率会造成在间隙填充之中间处产生脆弱的接缝，而这些接缝 接着会造成不利于组件的实质完整性及介电特性的裂痕。
用于避免在间隙填充介电层中形成空隙及脆弱接缝的一技术是于较低 的沉积速率下填充间隙。较4氐的沉积速率提供介电物质更多的时间来重新 分布于间隙的内表面，以降低过度的顶部生长机会。较低的沉积速率亦可 能是与介电层沉积同时进行的增强的蚀刻或溅镀操作的结果。举例来说，
在间隙的顶端角落的HDPCVD介电材料的蚀刻速率大于在间隙侧壁及底
部部分的材料的蚀刻速率。此会增加间隙顶端仍然为开启状态的机会，因 此间隙的侧壁及底部可完全填充有介电材料。
然而，降低介电材料的沉积速率亦会造成完成沉积的时间较长。较长 的沉积时间则会使得通过沉积室处理基材晶片的速率，进而导致处理室的 效率降低。
另 一个用于避免形成空隙及脆弱接缝的 一技术为增进用于填充间隙的 介电材料的可流动性。具可流动性的介电材料可轻易地随着侧壁往下移动， 并且填充位于间隙中央处的空隙(通常称的为使空隙「愈合」)。氧化硅 介电材料通常通过增加介电材料中的羟基基团浓度而变得更具流动性。然 而，对于在将该些基团加入氧化物并自其移除而不会对介电材料的最终品 质造成不良影响上仍具有挑战。
因此，需要一种以无空隙介电膜层填充短宽度及高深宽比的间隙的改 良系统及方法。该些及其它问题是由本发明的系统及方法而可解决的。

发明内容
本发明的实施例是包括一种用于自介电前体的等离子而在基材上形成介电层的系统。该系统包括 一沉积室；'一基材座，是位于沉积室中以支 托基材；以及一远程等离子产生系统，是用以产生包括一或多个反应性自
由基的一介电前体。该系统更包括一前体分配系统，其包括至少一顶端入 口以及数个側边入口，用以将介电前体导入沉积室中。顶端入口可设置于 基材座上方，侧边入口是径向分布于基材座的周围。反应性自由基前体是
通过顶端入口而供应至沉积室。亦可包括一原位(iri-situ)等离子产生系 统，以在沉积室中由供应至沉积室的介电前体而产生等离子。
本发明的实施例亦包括一种用以在基材上形成二氧化硅层的额外系 统。该系统包括一沉积室以及一位于沉积室中以支托基材的基材座，其中 基材座在氧化硅层形成的过程中会使基材旋转。该系统更包括一远程等离 子产生系统，其是耦接至沉积室，其中该等离子产生系统是用以产生原子 氧前体。该系统又更包括一前体分配系统，其具有(i)至少一顶端入口， 其是设置于基材座上方，且原子氧前体是通过顶端入口而供应至沉积室； 以及(ii)数个侧边入口 ，用以将一或多个含硅前体供应至沉积室，其中侧 边入口是径向分布于基材座的周围。
本发明的实施例更包括一种用于自介电前体的等离子而在基材上形成 介电层的系统。该系统包括 一沉积室，包括由一半透明材料制成的顶侧； 一基材座，是位于沉积室中以支托基材；以及一远程等离子产生系统，是 耦合至沉积室，其中等离子产生系统是用以产生包括一反应性自由基的一 介电前体。该系统更包4舌一照射加热系统，是用以加热基材，加热系统包 括至少一光源，其中由光源所发射出的至少部分光线在到达基材之前，是 行经沉积室的顶侧。另外，该系统可包括一前体分配系统，其具有至少一 顶端入口以及数个侧边入口 ，用以将介电前体导入沉积室中。顶端入口是 耦接至沉积室的顶侧并位于基材座的上方。侧边入口是径向分布于基材座 的周围。反应性自由基前体是通过顶端入口而供应至沉积室。
本发明的实施例又更包括一种用于自介电前体的等离子而在基材上形 成介电层的额外系统。该系统包括 一沉积室； 一基材座，是位于沉积室 中以支托基材；以及一远程等离子产生系统，是耦合至沉积室，其中等离 子产生系统是用以产生包括一或多个反应性自由基的第一介电前体。该系
8统更包括 一 前体分配系统，其包括 一 设置于基材座上方的双通道喷洒头， 该喷洒头包括一面板，且面板是具有一第一组开孔及一第二组开孔，反应 性自由基前体是通过第一组开孔而进入沉积室中，第二介电前体则通过第 二组开孔而进入沉积室中，且该些前体在进入沉积室之前并未混合。
本发明的实施例亦可包括一种用于自介电前体的等离子而在基材上形
成介电层的额外系统。该系统包括 一沉积室； 一基材座，是位于沉积室 中以支托基材；以及一远程等离子产生系统，是耦合至沉积室。等离子产 生系统是用以产生包括一反应性自由基的介电前体。该系统可更包括一前 体分配系统，其包括至少 一顶端入口 、 一穿孔板及数个侧边入口 ，而用以 将介电前体导入沉积室。穿孔板是设置于顶端入口及侧边入口之间，而侧 边入口是径向分布于基材座的周围。反应性自由基前体是穿过穿孔板中的 数个开孔而分布于沉积室中。另外，亦可利用一原位等离子产生系统，以 在沉积室中由供应至沉积室的介电前体而产生等离子。
本发明的实施例可再包括一种用于在基材上形成介电层的系统。该系 统包括 一沉积室； 一基材座，是位于沉积室中以支托基材；以及一远程 等离子产生系统，是耦合至沉积室。等离子产生系统是用以产生包括一反 应性自由基的第一介电前体。该系统可更包括一前体分配系统，其包括数 个側边喷嘴，以将额外的介电前体导入沉积室中。侧边喷嘴可径向设置于 基材座的周围，且各个喷嘴可具有数个侧壁开孔，则额外的介电前体可通 过该些开孔而进入沉积室中并与第一介电前体混合。
本发明的实施例可另包括一种用于在基材上形成介电层的额外系统。 该系统包括 一沉积室； 一基材座，是位于沉积室中以支托基材；以及一 远程等离子产生系统，是耦合至沉积室。等离子产生系统是用以产生包括
一反应性自由基的第一介电前体。该系统亦包括一前体分配系统，其具有 一径向前体歧管，是用以将额外的介电前体导入沉积室中。该歧管可包括
数个径向分布的导管，其是设置于基材座上方并沿着基材座周围而轴向对 齐。该些导管可包括数个侧壁开孔，额外的介电前体则通过该些开孔而进 入沉积室中以与第 一介电前体混合。
其它的实施例及特征是部分在下方的说明中提出，且部分是对于熟悉此项技艺人士在阅读本发明之后为明显的，或是可通过实施本发明而习得。 本发明的特征及优点是通过本说明书中所述的手段、组合及方法而了解并 获得。


图1，绘示根据本发明的实施例的工艺系统的简要示意图2A，绘示根据本发明的实施例的示范性工艺系统的剖面视图2B，绘示根据本发明的另一实施例的示范性工艺系统的剖面视图2C，绘示图2B所示的工艺系统的另一剖面视图2D，绘示沉积室的一部分的剖面视图，其根据本发明的实施例而包
括在抽气衬垫中的压力均等通道及开孔，以降低不对称的压力效应； 图3A-C，绘示根据本发明的实施例的工艺系统中的顶板的配置； 图3D,绘示根据本发明的实施例的工艺系统中的顶端入口及穿孔板的
配置；
图3E，绘示根据本发明的实施例的含氧前体及含硅前体在工艺系统中 的前体流动分布，该工艺系统包括穿孔顶板；
图4A，绘示根据本发明的实施例的工艺系统中的侧边喷嘴的配置；
图4B，绘示根据本发明的实施例的具有覆盖端及沿着喷嘴管的长度的 数个开孔的侧边喷嘴的另一配置；
图4C，绘示流经覆盖住的侧边喷嘴的前体的剖面视图，该喷嘴如同图 4B所示的喷嘴；
图4D，绘示根据本发明的实施例的单部件前体分配歧管的设计；
图4E，绘示图4D中所示之前体分配歧管的部分放大视图5A-B，绘示根据本发明的实施例的工艺系统的剖面视图，其具有径
向同中心配置的照射加热组件；
第5C ~ D图，绘示根据本发明的实施例的工艺系统的剖面视图，其具
有平行配置的数个照射加热组件；
第5E-F图，绘示根据本发明的实施例的工艺系统的剖面视图，其具
有双槽配置的照射加热组件；图6，绘示根据本发明的实施例的沉积、烘烤及硬化腔室的配置；
图7A,绘示根据本发明的实施例的喷洒头的剖面视图，其具有独立的
气流通道；
图7B,绘示根据本发明的实施例的喷洒头的剖面视图，其具有独立的 气流通道及等离子区域；
图8A，绘示喷洒头的部分剖面视图，其中工艺气体是通过独立通道而 提供，喷洒头并包括在面板中的同中心孔洞；
图8B,绘示根据本发明的实施例的具有同中心孔洞的面板表面；
图8C,绘示喷洒头的另一部分剖面视图，其中工艺气体是通过形成于 面板中的独立且平行的通道而提供；以及
图8D,绘示根据本发明的实施例的部分喷洒头的剖面视图，其使气体 由喷洒头的边缘流向中央处。
主要组件符号说明
100,102,1Q4'諷108,110,112,200,206,250 系统
201沉积室202晶片/基材
204基材座208喷嘴
210顶板212通道
214导管216圆盖
218马达220轴杆
222照射系统252板
253喷嘴254入口
256,258通道260开孔
262顶盖264晶片/基材
266基材座268圆盖
270沉积室272轴才干
274衬垫276升举销
278阀门280沉积室
282通道284开孔286基材座288晶片
302顶端部分304前体
306前体308管线
310a~b(穿孔)板312开孔
314入口316穿孔板
318,320通道322单元
324开孔350系统
352,354前体356穿孔(顶)板
358开孔360喷嘴
362开孔364晶片/基材
404,404喷嘴406气体环
410喷嘴412开孔
414气体环416通道
418前体420喷嘴
422开孔450歧管
452， 452a'-b,458 导管454,456,460 环462开孔500照射系统
502灯504圆盖
506基材508槽
510窗512灯
514槽516灯
518槽600系统
602FOOPs604,610机械手臂
606容设区608a~f处理系统/处理室
700喷洒头(系统)702,704入口
706面板708区域
710气体室712沉积室/沉积区域
714,716开孔718面板间隙
722晶片/基材724基材座726,728 等离子 802 面板
804,806 开孔 808,810 开孔
812 区域
具体实施例方式
所述的系统是用以将可流动的CVD介电膜层沉积在基材上，且该些膜 层可用于STI、 IMD、 ILD、 OCS及其它应用上。系统是包括一反应性物种 产生系统，其提供反应性自由基物种至沉积室，而该些物种则与其它沉积 前体产生化学反应，以在基材的沉积表面上形成可流动的介电膜层。举例 来说，系统可通过远程等离子源的激发态氧及有机硅烷型前体而在基材上 形成一层。此系统亦可包括基材温度控制系统，其可在沉积过程中加热及 冷却基材。举例来说，可流动的氧化物膜层可在低温下(例如小于10CTC ) 沉积于基材表面，且上述的低温是通过在沉积过程中冷却基材而维持之。 在膜层沉积之后，温度控制系统可加热基材以进行退火。
所述的系统可更包括一基材移动及定位系统，以在沉积过程中旋转基 材，并且使基材朝向或远离前体分配系统(例如用于在沉积室中分配前 体的喷嘴及/或喷洒头)移动。基材的旋转是用于使可流动的氧化物膜层在 基材表面上更均匀地分布，其是类似旋转涂覆(spin-on)技术。基材的移 动是用以改变膜层的沉积速率，其是通过改变基材沉积表面与前体进入沉 积室的入口之间的距离。
系统可更包括一基材照射系统，其可利用光来照射沉积膜层。实施例 包括以UV光来照射表面以使沉积的膜层硬化，以及照射基材而使其温度 升高(例如在快速热退火型工艺中)。
r图1」是提供系统100的组件如何整合于本发明的实施例中的简要 示意图。系统100包括一沉积系统102，而前体是在该沉积系统102中进 行化学反应，并于沉积室的基材晶片上形成可流动的介电膜层。沉积系统 102可包括线圈及/或电极，其是于沉积室内提供射频功率以产生等离子。 等离子可增进前体的反应速率，并进而可增加可流动的介电材料在基材上
13的沉积速率。
当可流动的氧化物沉积之后，基材移动及定位系统104是可用于旋转 基材，以将基材的不同部分以更均一的方式暴露于前体流中，此使得前体 中的物种的质传更为均一，亦使得低黏性的膜层在基材的沉积表面上散布
的更广。定位系统104可包括或可耦合至一可旋转及可垂直移动的基材座。 系统100可包括一基材温度控制系统106，其是操作以使基材的温度 升高及降低。温度控制系统106可耦合至基材座，并通过直接接触或是基 材与基材座之间的其它热耦合方式而将热传送至基材或是自基材传送出。 温度控制系统106可利用循环流体(例如水)及/或电性材料(例如电阻加 热丝)以控制基材温度，其中电性材料是通过使电流通过该材料而提供热 能。
用于形成可流动介电膜层之前体是由一前体分配系统108提供。分配 系统108的实例包括隔板及喷嘴系统，其是使来自沉积系统102中的沉积 室的顶部及側边的前体流出。实例亦包括具有数个开孔的喷洒头，前体气 体是通过该些开孔而分配进入沉积室中。于另一实例中，系统108可包括 一气体环(不具有喷嘴)，其具有数个开孔，而前体气体则通过该些开孔 流入沉积室中。
分配系统108可设置以使二或多种前体独立流入沉积室中。在上述配 置中，至少一对前体并不彼此接触，直到该些前体离开分配系统时才进行 混合，并在沉积室中反应。举例来说，反应性物种产生系统110可产生高 反应性的物种(例如原子氧)，其在流出分配系统108并进入沉积系统102 之前并不与其它前体(例如含硅前体)反应。
用于系统100中之前体可包括用以形成可流动的介电氧化物膜层的前 体。氧化物膜层前体可包括一反应性物种前体(例如自由基原子氧)，以 及其它氧化前体，例如分子氧(02)、臭氧(03)、水蒸气、过氧化氢(1"1202) 以及氮的氧化物(例如N20、 1\102等)等。氧化物膜层前体亦包括含硅前 体，例如有机硅烷化合物，包括TMOS、 TriMOS、 TEOS、 OMCTS、 HMDS、 TMCTR、 TMCTS、 OMTS、 TMS及HMDSO等。含硅前体亦包括不含有 碳的硅化合物，例如硅烷(SiH4)。若沉积的氧化物膜层为一掺杂的氧化物膜层，则亦可使用的掺质(dopant )前体例如为TEB、TMB、 B2H6、TEPO、 PH3、 P2Hs及TMP，以及其它硼及磷掺质。若膜层为氮化硅或氮氧化硅介 电层，则可使用含氮前体，例如氨、BTBAS、 TDMAT、 DBEAS及DADBS 等。针对部分的膜层沉积，则可使用囟素以例如做为催化剂。该些面素前 体可包括卣素氯化物(HCI)及氯硅烷(例如乙基氯硅烷；chloroethylsilane)。 亦可使用其它的酸化合物，例如有机酸(例如曱酸)。所有的该些前体可 通过载气而传输通过分配系统108及沉积系统102,其中载气包括氦气、 氩气、氮气(N2)及氢气(H2)等。
系统100亦可包括基材照射系统112,其可烘烤沉积于基材表面的可 流动介电材料及/或使其硬化。照射系统112包括一或多个灯，其可发射出 UV光并通过使介电材料中的硅烷醇(silanol)分解成氧化硅及水而(例如) 使膜层硬化。照射系统112亦可包括加热灯，其是用以烘烤(即，退火) 可流动膜层，而自膜层中移除水蒸气及挥发性物种，并使其变得更稠密。
现请参照r图2A」，是显示根据本发明的实施例的示范性处理系统 200的剖面图。系统200包括沉积室201,前体是于沉积室201中产生化 学反应并使可流动介电膜层沉积在基材晶片202上。晶片202 (例如直径 为200 mm、 300 mm、 400 mm的半导体基材晶片)是耦合至可旋转的基 材座204,该基材座204亦可垂直移动而使晶片202靠近或更加远离上方 之前体分配系统206。基材座204亦可使晶片202在约1 rpm ~ 2000 rpm 的转速下旋转(例如约10 rpm - 120 rpm )。基材座204亦可使晶片202 垂直移动而与前体分配系统206的侧边喷嘴208相距约0.5 mm-100 mm。
前体分配系统206包括数个径向分布的侧边喷嘴208,且各喷嘴208 具有二种不同长度的一。在另一实施例中(图中未示)，是不具有喷嘴， 而使 一 开孔环分布在沉积室的壁上，前体则流经该些开孔而进入腔室。
分配系统206亦可包括一圓锥形的顶板210,其可以与基材座204之 中央为共轴设置。流体通道212可行经顶板210的中央，并与来自顶板210 的外部导引表面提供之前体或载气的成分不同。
顶板210的外部表面是围绕有导管214，导管214是导引设置于沉积
15室201上方的反应性物种产生系统(图中未示)所提供的反应性前体。导
管214可以为圆形直管，并在顶板210的外部表面具有一端开孔，而另一
端则耦合至反应性物种产生系统。
反应性物种产生系统可以为一远程等离子产生系统(RPS)，其通过
将较稳定的起始物质暴露于等离子而产生反应性物种。举例来说，起始物
质可以为包括分子氧(或臭氧)的混合物。将起始物质暴露于来自RPS的 等离子会造成一部分的分子氧解离成原子氧，此高反应性的自由基物种会 在较低温下(例如低于100°C )与有机硅前体(例如OMCTS)产生化学 反应，以在基材表面上形成可流动介电物质。由于反应性物种产生系统所 产生的反应性物种即使在室温下也会与其它沉积前体之间具有高反应性， 因此反应性物种在与其它沉积前体混合之前，必须在分离的气体混合物导 管214中(往下)传送，并通过顶板210而分散进入沉积室201中。
系统200亦可包括RF线圈(图中未示)，其是缠绕于沉积室201的 圓盖216周围。该些线圈可以在沉积室201中产生感应耦合等离子，以进 一步增加反应性物种前体与其它前体之间的反应性，而将流体介电膜层沉 积在基材上。举例来说，含有反应性原子氧的气流是通过顶板210而散布 至腔室中，来自通道212及/或一或多个侧边喷嘴208的有机硅前体则可导 入由RF线圈于基材202上方所形成的等离子中。即使在低温下，原子氧 与有机硅前体会快速反应，以在基材表面形成高度可流动的介电膜层。
基材表面本身可以通过基材座204而旋转，以增进沉积膜层的均一性。 旋转平面是平行于晶片沉积表面的平面，或上述二平面为部分未对准。若 该些平面并未对准，基材座204的旋转会产生摇摆现象，因而在沉积表面 上方的空间产生流体扰流。在部分情况下，此扰流亦可增进沉积于基材表 面的介电膜层的均一性。基材座204亦可包括凹槽及/或其它结构，以提供 一静电吸座而在基材座204移动时，使晶片保持定位。腔室中的典型沉积 压力是介于0.05托(Torr) ~约200托(总腔室压力)(例如1托)，而 使得真空吸座能够将晶片维持定位。
基材座204的旋转可由马达218所致动，马达218是位于沉积室201 的下方，并旋转耦合至用以支撑基材座204的轴杆220。轴杆220亦可包括内部通道(图中未示)，其是将来自沉积室下方的冷却/加热系统(图中
未示)的冷却流体及/或电线输送至基材座204。该些通道是由基材座204 之中央延伸至周围，以提供上方的基材晶片202均一的冷却及/或加热。该 些通道亦可经过设计，而使得在轴杆220及基材座204旋转及/或移动时仍 可操作。举例来说，可操作冷却系统而使基材晶片202在基材座204旋转 且沉积可流动氧化物膜层的过程中维持在低于100。C的温度下。
系统200可更包括一照射系统222,其是设置于圆盖216上方。照射 系统222的灯可照射下方的基材202,以对基材202上的沉积膜层进行烘 烤或退火。亦可以在沉积过程中激活灯，以增进膜层前体或是沉积膜层中 的反应。至少圆盖216的顶端是由半透明的材料制成，以传送来自灯的部 分光线。
r图2B」是显示示范性处理系统250的另一实施例，其中穿孔板252 是设置于侧边喷嘴253上方，并分散来自顶端入口 254的前体。穿孔板252 是通过数个穿设于板厚度的开孔260而分散前体。板252可例如具有约 10-2000个开孔260 (例如200个开孔)。在所示的实施例中，穿孔板 252可分散氧化气体，例如原子氧及/或其它含氧气体，例如TMOS或 OMCTS。在所示配置中，氧化气体是导入沉积室中而位于含硅前体上方， 而该些含硅前体是导入而位于沉积基材上方。
顶端入口 254可具有二或多个独立前体(例如气体)流动通道256、 258，用以确保二或多个前体在进入穿孔板252上方的空间之前不会进行 混合及反应。第一流动通道256为环形并围绕于入口 254之中央，此通道 256可耦合至上方的反应性物种产生单元(图中未示)，且此单元会产生 反应性物种前体，该前体则往下流经通道256而进入穿孔板252上方的空 间。第二流动通道258可为圆柱形，其是用以使第二前体流至穿孔板252 上方的空间，而此流动通道258是起始于使前体及/或栽气绕过反应性物种 产生单元。第一及第二前体接着进行混合，并流经板252中的开孔260而 至下方的沉积室。
穿孔板252及顶端入口 254可用于将氧化前体传送至沉积室270内的 下方空间。举例来说，第一流动通道256可传送氧化前体，其包括原子氧(于基态或是激发态)、分子氧(02) 、 N20、 NO、 1\102及/或臭氧(03)
的一或多者。氧化前体亦可包括载气，例如氦气、氩气、氮气(N2)等。
第二通道258亦可传送氧化前体、载气及/或额外气体(例如氨气；NH3)。
系统250可设置以将沉积室的不同部位加热至不同温度。举例来说， 一第一加热器区域可使顶盖262及穿孔板252加热至约70°C ~约300。C (例如约16(TC )，第二加热器区域则可将基材晶片264及基材座266上 方的沉积室侧壁加热至与第一加热器区域相同或不同(例如高于300。C ) 的温度。系统250亦可包括位于基材晶片264及基材座266下方的第三加 热器区域，而使其温度与第 一及/或第二加热器区域为相同或不同的温度 (例如约70'C ~约120'C )。另外，基材座266可包括设置于基材座轴杆 272内的加热及/冷却导管(图中未示)，以将基材座266及基材264的温 度设定在约-40'C ~约20(TC的下(例如约100°C ~约16CTC、小于约100 。C、约4CTC等)。在处理过程中，晶片264可通过升举销276而升举离 开基材座266,并位于狭缝阀门278的周围。
系统250可额外包括一抽气衬垫274 (即，压力均等通道，其是用以 补偿抽气端口的非对称位置)，其在晶片边缘及/或晶片边缘周围的圓柱形 表面及/或晶片边缘周围的圆锥形表面的充气部(plenum)中包括多个开孔。 该些开孔可如同衬垫274所示而为圆形，或可以为不同的形状，例如狭缝 (图中未示)。该些开孔可例如具有约0.125英寸-0.5英寸的直径。当基 材进行处理时，抽气衬垫274可位于基材晶片264的上方或下方，且亦可 位于狭缝阀门278的上方。
「图2CJ是显示r图2B」的处理系统250的另一剖面视图。「图2C J 是绘示系统250的部分尺寸，包括主腔室内壁直径是介于约10英寸-约 18英寸(例如约15英寸)。其亦显示基材晶片264与侧边喷嘴之间的距 离是介于约0.5英寸~约8英寸(例如约5.1英寸)。另外，基材晶片264 与穿孔板252之间的距离是介于约0.75英寸~约12英寸(例如约6.2英 寸)。再者，基材晶片264与圆盖268的顶端内表面之间的距离是介于约 1英寸~约16英寸(例如约7.8英寸)。
「图2D」是显示部分沉积室280的剖面视图，其是包括一压力均等通道282以及位于抽气衬垫中的开孔284。在所示的配置中，通道282及 开孔284可位于上方喷洒头、顶板及/或侧边喷嘴的下方，并与基材座286 及晶片288位于同高度，或是在其上方。
通道282及开孔284可降低腔室中的非对称压力效应，而该效应是由 抽气端口的不对称位置所致，其会在沉积室280中产生一压力梯度。举例 来说，在基材座286及/或基材晶片288下方的压力梯度可造成基材座286 及晶片288倾斜，并导致介电膜层沉积的不规则性。通道282及抽气村垫 开孔284可降低沉积室280中的压力梯度，并协助稳定基材座286及晶片 288于沉积过程中的位置。
r图3A」显示「图2A」中之前体分配系统206的顶端部分302的实 施例视图，其是包括通道212,通道212是往下形成于顶板210之中央处， 且顶板210的上部是围绕有导管214。 r图3A」显示反应性物种前体304 是往下流经导管214并位于顶板210的外表面上方。当反应性物种前体3 04 到达最接近沉积室的顶板210的圆锥形端时，其会径向分散进入腔室，并 在腔室中与第二前体306进行第 一次的接触。
第二前体306可以为一有机硅烷前体，并且亦可包括一载气。有机硅 烷前体可包括一或多种化合物，例如TMOS、 TriMOS、 TEOS、 OMCTS、 HMDS、 TMCTR、 TMCTS、 OMTS、 TMS及HMDSO等。载气可包括一 或多种气体，例如氮气(Nb)、氢气(H2)、氦气及氩气等。前体是由 连接至前体供应管线308的来源(图中未示)所供应，而该供应管线308 亦连接至通道212。第二前体306是往下流经中央通道212，而不会暴露 于在顶板210的外部表面流动的反应性物种前体304。当第二前体离开顶 板210的底部而进入沉积室时，其首次与反应性物种前体304以及由侧边 喷嘴208所供应的额外前体物质反应。
往下流经导管214的反应性物种前体304是于一反应性物种产生单元 (图中未示)中产生，例如RPS单元。RPS单元可产生适合于形成反应 性物种的等离子状态。由于RPS单元中的等离子是位于沉积室中的等离子 的远程，因此可针对各成分而使用不同的等离子状态。举例来说，在RPS 单元中用于自氧前体(例如02、 03、 N20等)形成原子氧自由基的等离子状态(例如RF功率、RF频率、压力、温度、载气分压等)可不同于原子 氧与一或多个含硅前体(例如TMOS、 TriMOS、 OMCTS )进行反应且在 下方基材上形成可流动介电膜层的沉积室中的等离子状态。
r图3A」显示双通道的顶板，其是设计以使第一及第二前体在到达沉 积室之前皆为彼此独立流动。本发明的实施例亦包括三或多种前体可独立 流至腔室的配置。举例来说，该配置可包括行经顶板210的二或多个独立 通道(如同通道212)，各个通道可运送前体，并且使其在到达沉积室之 前为彼此独立流动。另一实例可包括一单一通道顶板210,其不具有穿过 其中心的通道。在该些实施例中，第二前体306由侧边喷嘴208进入沉积 室，并且与通过顶板210所径向分配至腔室中的反应性前体304进行反应。
r图3B及图3C J是显示顶板210的其它实施例。在「图3B及图3C J 中，通道212是开启而进入由穿孔板310a b界定在其底侧的圆锥形空间 中。前体则通过穿孔板310a~ b的开孔312而离开此空间。「图3B及图 3C」是显示侧壁及底部穿孔板310a~ b之间的角度如何改变，且该些图式 亦说明外部圓锥状表面(当前体在进入沉积室时是流动于其上)的形状的 变化。
r图3D」是显示顶端入口 314及穿孔板316的配置，而穿孔板316 是用以替代顶板以自沉积室的顶端分配前体。在所示的实施例中，顶端入 口 314是具有二或多个独立之前体流动通道318、 320,其是用以防止二 或多个前体在进入穿孔板316上方的空间之前发生混合。第一流动通道 318可为环状，并围绕于入口 314中心的周围，此通道318亦可耦合至上 方的反应性物种产生单元322,该单元322是产生反应性物种前体，并使 其往下流经通道318而进入穿孔板316上方的空间。第二流动通道320可 为圆柱状，并用以使第二前体流至穿孔板316上方的空间，此流动通道320 是起始于使前体及/或栽气绕过反应性物种产生单元322。第一及第二前体 接着进行混合，并流经穿孔板316中的开孔324而至下方的沉积室。
r图3E」是显示含氧前体352及含硅前体354在工艺系统350中之 前体流动分配情形，而工艺系统350根据本发明的实施例而包括有一 穿孔 (顶)板356。如同「图3D」，远程等离子系统(图中未示)是产生一含
20氧气体(例如自由基原子氧)，其是导引穿过沉积室的顶端而进入穿孔板
356上方的空间。反应性氧物种接着流经穿孔板356的开孔358而往下进 入腔室的一区域，另外，含硅前体354 (例如有机硅烷及/或硅烷醇前体) 则通过侧边喷嘴360而进入腔室中。
r图3E」所示的侧边喷嘴360在其延伸进入沉积室的末端是被覆盖住
(capped)。含硅前体354通过形成在喷嘴导管的側壁的数个开孔362 而离开侧边喷嘴360。该些开孔362是形成于面向基材晶片364的部分喷 嘴侧壁，以将含硅前体354导向晶片。该些开孔362可为共直线对齐
(co-linearly aligned )，以在同一方向导引前体354的流动，或者是，该 些开孔362可沿着侧壁而形成在不同的径向位置，以在相对于下方晶片的 不同角度下导引前体的流动。覆盖的侧边喷嘴360的实施例包括直径为约 8密尔(mils ) ~约200密尔(例如约20密尔-约80密尔)的开孔362, 且开孔362之间的间隔是介于约40密尔~约2英寸(例如约0.25英寸~ 约1英寸)。开孔362的数目可相对于开孔362之间的间隔及/或侧边喷嘴 的长度而有所不同。
「图4A」是显示根据本发明的实施例而在工艺系统中的侧边喷嘴的配 置的上视图。在所示的实施例中，侧边喷嘴是以三个喷嘴为一组而径向分 布于沉积室的周围，其中中央喷嘴402是较相邻的二喷嘴404而更进一步 延伸至腔室中。十六组喷嘴(三个为一组)是均匀分布于沉积室的周围， 故总共为四十八个側边喷嘴。其它实施例是包括介于约十二 -八十个的喷 嘴总数。
喷嘴402、 404是位于基材晶片的沉积表面上方而与其间隔设置。基 材与喷嘴之间的间隔是例如介于约1 mm-约80 mm (例如介于约10 mm~30 mm之间)。喷嘴402、 404与基材之间的距离在沉积过程中是 可改变(例如在沉积过程中，晶片可垂直移动、旋转及/或摇动)。
喷嘴402、 404可设置在相同平面，或是不同的喷嘴组可位于不同的 平面。喷嘴402、 404可使其中线(centerline)定位而平行于晶片的沉积 表面，或其可相对于基材表面而向上或向下倾斜。不同组的喷嘴402、 404 可相对于晶片而定位在不同的角度。的末端以及耦合至环状气体环 406的内径表面的一近端，其中气体环406是供应前体至喷嘴。气体环406 的内径是例如介于约10英寸-约22英寸(例如约14 ~约18 、约15等)。 在部分配置中，较长喷嘴402的末端可延伸超过下方基材的周围，并进入 基材内部上方的空间，但较短喷嘴404的末端则并未到达基材的周围。在 r图4A」所示的实施例中，较短喷嘴404的末端是延伸至直径12 (即， 300 mm)的基材晶片的周围，而较长喷嘴402的末端则在沉积表面的内 部上方延伸额外的4英寸。
气体环406是具有一或多个内部通道(例如2~4个通道)，其是提 供前体至喷嘴402、 404。针对单一通道的气体环，内部通道可提供前体至 所有的侧边喷嘴402、 404。针对双通道的气体环，第一通道可提供前体至 较长喷嘴402，而第二通道则提供前体至较短喷嘴404。各个通道中的反 应性沉积前体(例如有机硅烷前体的种类)及/或载气的分压与流速可视沉 积配方(deposition recipe)而为相同或不同。
r图4B」是显示根据本发明的实施例而在工艺系统中的被覆盖住的侧 边喷嘴410。相似于「图3E」中的侧边喷嘴360,喷嘴410是在其延伸进 入沉积室的末端而被覆盖住。流经喷嘴410之前体是通过形成于喷嘴导管 的側壁的数个开孔412而离开。该些开孔412是形成于面向基材晶片(图 中未示)的部分喷嘴侧壁，以将前体导向晶片。该些开孔412可为共直线 对齐(co-linearly aligned )，以在同一方向导引前体的流动，或者是，该 些开孔412可沿着侧壁而形成在不同的径向位置，以在相对于下方晶片的 不同角度下导引前体的流动。
喷嘴410可由环状气体环414供应，而喷嘴410的近端是耦接至气体 环414。气体环414可具有单一气流通道(图中未示)，以将前体供应至 所有喷嘴410，或是气体环414具有数个气流通道，以供应二或多组喷嘴 410。举例来说，在双通道气体环设计中，第一通道是供应第一前体(例如 第一有机硅烷前体)至第一组喷嘴410 (例如r图4B」中的较长喷嘴组)， 以及第二通道是供应第二前体(例如第二有机硅烷前体)至第二组喷嘴 410 (例如「图4B」中的较短喷嘴组)。
22r图4C」是显示流经侧边喷嘴420 (如同「图4B」中所示的喷嘴) .之前体的剖面视图。前体418 (例如来自蒸气输送系统的载气中的有机硅 烷蒸气前体)是由耦接至侧边喷嘴420的近端的前体流动通道416供应。 前体418流经喷嘴导管之中央，并通过侧壁的开孔422而离开。在所示的 喷嘴配置中，开孔422是往下对齐而将前体418导向下方的晶片基材(图 中未示)。开孔422的直径介于约8密尔~约200密尔(例如约20密尔~ 约80密尔)，且开孔422之间的间隔是介于约40密尔~约2英寸(例如 约0.25英寸~约1英寸)。开孔422的数目是可相对于开孔之间的间隔及 /或侧边喷嘴420的长度而改变。
本发明的实施例亦可包括单一部件的径向前体歧管，其是用于取代如 r图4B」所示的径向侧边喷嘴组。前体歧管450 (亦可称的为喷洒头)的 实施例是显示于「图4D」。歧管450包括数个矩形导管452,其是径向分 布于外部前体环454的周围。导管452的近端可耦接至外部环454，而导 管452的末端则耦接至内部环456。内部环456亦可耦接至数个内部导管 458的近端，而导管458的末端则耦接至中央环460。
外部前体环454中的一或多个前体通道(图中未示)是供应前体(例 如一或多个有机硅前体)至矩形导管452。前体经过形成于导管侧边的数 个开孔462而离开导管452。开孔462的直径介于约8密尔~约200密尔 (例如约20密尔~约80密尔)，且开孔462之间的间隔是介于约40密 尔-约2英寸(例如约0.25英寸-约1英寸)。开孔462的数目是可相 对于开孔462之间的间隔及/或导管452的长度而改变。
「图4E」是显示「图4D」中前体分配歧管的放大部分。在所示实施 例中，径向分布的导管452a b是包括其长度延伸至内部环456的第一组 导管452a，以及其长度延伸超过内部环456而至中央环460的第二组导 管452b。第一及第二组导管452可提供有不同的前体混合物。
如上所述，沉积系统的实施例亦可包括照射系统，而使沉积于基材上 的可流动介电膜层硬化及/或加热的。「第5A及5B图」是显示此种照射 系统500的实施例，其包括设置于半透明圓盖504上方的同中心环状灯502 组。灯502是凹设于反射槽508中，而其位于灯侧的表面具有一反射性涂层，其可将灯所发射的光线导向基材506。灯502的总数可为单一个灯至 例如高达10个灯。
灯502可包括用于硬化工艺的UV发射灯及/或用于退火工艺的IR发 射灯。举例来说，灯502可以为面素鴒丝灯，其可具有水平灯丝(即，定 位而垂直于灯泡的对称轴的灯丝)、垂直灯丝(即，定位而平行于灯泡的 对称轴的灯丝)及/或圆形灯丝。在反射槽508中的不同灯502可具有不同 的灯丝配置。
来自灯502的光线是传送穿过圓盖504而至基材沉积表面上。至少一 部分的圆盖504包括一可穿透光的窗510，其是允许UV及/或热照射进入 沉积室。窗510可例如由石英、熔融二氧化硅、氮氧化铝或其它适合的半 透明物质制成。如「第5A-5F图J所示，窗510可以为环形并覆盖圓盖 504的顶部，且其直径是例如为约8 ~约22 (例如约14 )。窗510的中 央可包括一内部开孔，其允许导管穿过其中而进入沉积室的顶端。内部开 孔的直径是例如为约0.5 ~约4 (例如直径为约1 )。
r图5C及5D」是显示具有管状灯泡的灯512的另一配置，其是以平 直形状取代环状。平直灯512是平行对齐，并凹设于反射槽514中，而反 射槽514是设置于圆盖504的透明窗510上方。反射槽514可为环状且可 符合上方窗510的直径。灯512的一端是可延伸超过槽514的周围。在窗 510中央的各侧的灯512数目可相同，并可使用约4或更多个灯(例如约 4-10个灯)。
r图5E及5F」是显示照射系统的另一配置，其是具有设置于窗510 周围的相对侧的二大型灯516。大型灯516可彼此平行对齐，或以小于平 行的角度对齐。灯516亦可凹设于反射槽518中，该反射槽518是有助于 将一部分的灯光线导向沉积室中的基材。
r图5A-5F J中所示的照射系统的实施例可在可流动的介电膜层沉积 于基材表面上的过程中或之后，用于照射可流动的介电膜层。其亦可在沉 积步骤之间(例如脉冲退火)照射基材。在膜层沉积的过程中，晶片是设 置于温控基材座上。晶片温度可例如设定于约-40。C ~约20CTC (例如约40 °C )。当基材于一供烤工艺(即，退火)中被照射，晶片的温度可升高至高达约1000°C。在此高温退火的过程中，基材座上的升举销可将基材升举
离开基材座。此可预防基材座变成散热片(hot sink),而允许基材温度以 高速升高(例如高达约10(TC/秒)。
沉积系统的实施例可合并入大型制造系统中以生产集成电路芯片。 r图6」是显示根据本发明的实施例的沉积、烘烤及硬化腔室的系统600。 在此图中， 一对FOOPs 602是供应基材晶片(例如直径300 mm的晶片)， 而晶片是由机械手臂604所接收，并在将其置入晶片处理系统608a~f之 一之前，先将其置入低压容设区606。第二机械手臂610可用于将基材晶 片由容设区606传送至处理室608a~f中，并再传送回来。
处理室608a~f可包括一或多个可对于在基材晶片上的可流动介电膜 层进行沉积、退火、硬化及/或蚀刻处理的一或多个系统组件。此一配置中， 二对处理室(例如608c~d及608e~f)是用于在基材上沉积可流动介电材 料，而第三对的处理室(例如608a b)则用于使沉积的介电材料进行退火。 在另一配置中，相同的二对处理室(例如608c~d及608e~f)可用于在基 材上沉积可流动介电膜层，并对其进行退火，而第三对的处理室(例如 608a b)则可用于使沉积膜层进行UV或电子束(E-beam )硬化。在另 一配置中，三对处理室(例如608a~f)可设置以在基材上沉积可流动介电 膜层并使其硬化。又另一配置中，二对处理室(例如608c~d及608e~f) 可用于沉积可流动介电材料并使其进行UV或电子束硬化，而第三对的处 理室(例如608a~b)则可用于对介电膜层进行退火。亦可了解，针对可流 动介电膜层的沉积、退火及硬化腔室的其它配置亦为可预期的(根据系统 600)。
另外， 一或多个处理室608a~f可设置以作为湿式处理室。该些处理室 包括在一包含水分的空气中加热可流动的介电膜层。因此，系统600的实 施例可包括湿式处理室608a~b以及退火处理室608c~d,以在沉积的介电 膜层上进行湿式及干式退火处理。
喷洒头设计
根据本发明的气体输送及等离子产生系统的实施例包括喷洒头，以将计而使得二或多个前体可独立流 经喷洒头，以在沉积室内混合之前不会彼此接触。喷洒头可经设计而使得 等离子可独立产生于面板后方以及沉积室中。独立产生于喷洒头的隔板与 面板之间的等离子可用于形成反应性前体物种，并且可通过在接近面板处 激发清洁物种而增进喷洒头清洁处理的效率。关于设计以将二或多个前体 独立流入沉积区域的喷洒头的额外细节是描述于美国专利申请序号第
11/040,712号的申请中，其发明人为Jung等人，申请日为2005年1月 22日，发明名称为「用于氮化硅沉积的激发态及非激发态气体的混合 (MIXING ENERGIZED AND NON-ENERGIZED GASES FOR SILICON NITRIDE DEPOSITION)」，是将其整体并入以做为参考。
现请参阅「图7A」，是显示喷洒头系统700的简要剖面视图。喷洒头 700是设置而具有二前体入口 702、 704。第一前体入口 702是与喷洒头 700之中心为共轴设置，且往下通过喷洒头700中央并接着横向通过面板 706后侧而界定出第一前体的流动通道。第一前体是通过面板的所选开孔 而离开喷洒头并进入沉积室中。
第二前体入口 704是设置以使第二前体流动于第一前体入口 702的周 围，并进入气体室(gasbox) 710与面板706之间的区域708。第二前体 则在到达沉积室712之前，接着由区域708流经面板706的所选开口 。如 r图7A」所示，面板706具有二组开孔第一组开孔714是提供区域708 与沉积区域712之间的流体连通；第二组开孔716则提供第一入口 702、 面板间隙718及沉积区域712之间的流体连通。
面板706可以为双通道面板，并用以使第一及第二前体在离开喷洒头 并进入沉积室之前保持分开。举例来说，第一前体在经过开孔716离开喷 洒头之前，会在面板间隙718的开孔714周围移动，而例如圆柱状口的阻 障物是包围住开孔714,以防止第一前体经过该些开孔而离开。同样的， 流动穿过开孔714的第二前体则无法跨越面板间隙718而自第二开孔716 进入沉积区域。
当前体离开其各自的开孔组时，其可在基材晶片722及基材座724上 方的沉积区域712进行混合。面板706及基材座724可形成电极，以在基
26材722上方的沉积区域712中产生电容耦合等离子726。
系统700亦可设置在面板706后方的区域708的后方以产生第二等离 子728。如r图7B」所示，等离子是可通过在气体室710及面板706之 间施加一 RF电场而产生，而气体室710及面板706是形成等离子的电极。 此等离子可由来自第二前体入口 704而流入区域708的第二前体所形成。 第二等离子728可用以由第二前体混合物中的一或多个前体来产生反应性 物种。举例来说，第二前体包括含氧来源，其在等离子728中形成自由基 原子氧物种。反应性原子氧接着流经面板开孔714而进入沉积区域，且在 此处与第一前体物质(例如有机硅烷前体)混合并产生反应。
于r图7B」中，面板706可作为第二等离子728及在沉积区域中的 第一等离子726的电极。双区域等离子系统可利用同步等离子以在面板 706后面产生前体反应性物种，并且以该等离子726中的其它前体增进该 物种的反应性。另外，等离子728可用于激发清洁前体，而使其与存在于 喷洒头开孔中的物质之间的反应性更高。另外，在喷洒头而非沉积区域中 产生反应性物种可降低活化的清洁物种与沉积室壁之间不期望存在的反应 数。举例来说，在面板706后方产生的较活化的氟物种在其离开并进入沉 积室之前会先进行反应，而该氟物种会移动至沉积室的铝组件并形成不欲 其存在的AIF3。
r图8A及图8C」是显示在面板802中的第一及第二组开孔804、 806 的二种配置，二前体混合物是通过该些开孔804、 806而在到达沉积区域 之前为独立流动。「图8A」是显示同中心开孔设计的剖面视图，其中第一 组开孔804是使第一前体通过平直导管，而第二组开孔806则使第二前体 通过围绕第一开孔的同中心环开口 。第一及第二前体在面板后方是彼此分 隔开来，并在离开开孔804、 806之后而在沉积区域中首次进行混合及反 应。
r图8B』为面板802的部分视图，其显示形成于面板表面的第一及第 二开孔804、 806的数组。第二环状开孔806是由最外側面板层及界定第 一开孔804的管状壁之间的间隙所形成。在r图8B」所示的实施例中，环 状间隙开孔806是在中央开孔804壁的周围约0.003的处，而中央开孔
27804的直径为约0.028 。当然，亦可采用其它的第一及第二开孔的尺寸。 第二前体通过该些环状开孔806并围绕在由中央开孔804离开的前体的周围。
r图8C」是显示平行开孔设计的剖面视图，其中第一组开孔808仍 产生一第一前体的平直导管，而平行且邻近设置的第二组开孔810则提供 第二前体的独立流动通道。两组开孔是彼此分隔开，故第一及第二前体在 其离开喷洒头而进入反应区域之前不会进行混合及反应。
离开开孔810的第二前体可由喷洒头的边缘区域流至中央，如r图8D」 所示。形成于第二前体来源及开孔810之间的通道是与由区域812流经开 孔808而进入沉积区域的第一前体为流体分隔。第二前体可由形成于喷洒 头内及/或周围的 一或多个流体通道提供。
当说明书中提供有 一数值范围时，应了解此范围中的最高及最低限值 之间的各个(介于其间的)数值(除非文中特别指出，数值是至最低限值 单位的十分之一)亦被揭露。在所述范围中的各个较小范围，或是介于所 述范围中的数值以及在所述范围中的其它述及或界于其中的数值亦包含在 本发明的范围中。该些较小范围的较高或较低限值可独立地包括在该范围 内或排除至该范围外，且较小范围内包括二限值或其中之一限值或不包括 该些限值的各范围亦包含在本发明的范围中，其条件为所述范围的任何特 定排除限值。所述的范围包括限值的一者或两者、将一或二个该些限值排 除的范围皆包括在本发明中。
在所附的权利要求中，除非内文有清楚指出，则单数形式r一个(a、 an及the)」亦包括数个指示对象。因此，举例来说，r一个工艺」包括 数个此种工艺，而「这个喷嘴」包括一或多个喷嘴，或是熟习此技艺的人 士所知的等效物。
另外，说明及所附申请专利范围中所使用的「包括』或「包含」 一词 是用以说明所述特征、事物、组件或步骤的存在，但并非用以排除一或多 个其它特征、事物、组件或步骤的存在及附加。
惟本发明虽以较佳实施例说明如上，然其并非用以限定本发明，任何 熟习此技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，仍应属本发明的技术范畴。
权利要求
1. 一种用于自介电前体的一等离子而在一基材上形成一介电层的系统，该系统包括一沉积室；一基材座，是位于该沉积室中以支托该基材；一远程等离子产生系统，是耦合至该沉积室，其中该等离子产生系统是用以产生包括一反应性自由基的一第一介电前体；以及一前体分配系统，包括一设置于该基材座上方的双通道喷洒头，其中该喷洒头包括一面板，该面板具有一第一开孔组及一第二开孔组，该反应性自由基前体是通过该第一开孔组而进入该沉积室中，一第二介电前体则通过该第二开孔组而进入该沉积室中，且其中该些前体在进入该沉积室之前并未混合。
2. 如权利要求1所述的系统，其中该第一开孔组为圆形，该第二开孔 组为环形。
3. 如权利要求1所述的系统，其中各个该些第二开孔是沿着该些第一 开孔其中之一者的周围而同中心对齐。
4. 如权利要求1所述的系统，其中该前体分配系统更包括数个侧边喷 嘴，是用以将一或多个额外的介电前体导引至该沉积室。
5. 如权利要求4所述的系统，其中该些额外的介电前体是包括该第二 介电前体。
6. 如权利要求4所述的系统，其中该些额外的介电前体是包括一不同 于该第一及第二介电前体的第三介电前体。
7. 如权利要求4所述的系统，其中该些喷嘴的至少二者是具有不同长度。
8. 如权利要求1所述的系统，其中在形成该介电层的过程中，该基材座是旋转该基材。
9. 如权利要求1所述的系统，其中在形成该介电层的过程中，该基材 座可升高或降低。
10. 如权利要求1所迷的系统，其中该系统包括一基材座温度控制系 统，以控制该基材座的温度。
11. 如权利要求1所迷的系统，其中该系统包括一原位等离子产生系 统，该产生系统在该沉积室中由供应至该沉积室的该些介电前体而产生一 等离子。
12. 如权利要求1所述的系统，其中该系统包括一照射加热系统。
13. 如权利要求1所述的系统，其中该第一介电前体包括一 自由基原 子氧。
14. 如权利要求1所述的系统，其中该第二介电前体包括一含硅前体。
15. 如权利要求14所述的系统，其中该含硅前体是选自由硅烷、二 曱基硅烷、三甲基硅烷、四曱基硅烷、二乙基硅烷、四甲基正硅酸盐(TMOS)、四乙基正硅酸盐(TEOS)、八甲基三硅氧(OMTS)、八甲 基环四硅氧(OMCTS)、四曱基环四硅氧(TOMCATS) 、 二曱基二曱氧 基硅烷(DMDMOS) 、 二乙基曱基硅烷(DEMS)、甲基三乙氧基硅烷(MTES)、笨基二甲基硅烷及笨基硅烷所组成的群组。
16. —种用于自介电前体的一等离子而在一基材上形成一介电层的系 统，该系统包括一沉积室；一基材座，是位于该沉积室中以支托该基材，其中在沉积该介电层的过程中，该基材座是操作以进行旋转；一远程等离子产生系统，是耦合至该沉积室，其中该等离子产生系统 是用以产生包括一反应性自由基的一介电前体；一前体分配系统，包括一设置于该基材座上方的双通道喷洒头，其中 该喷洒头包括一面板，该面板具有一第一开孔组及一第二开孔组，该反应 性自由基前体是通过该第一开孔组而进入该沉积室中， 一第二介电前体则 通过该第二开孔组而进入该沉积室中，且其中该些前体在进入该沉积室之 前并未混合；以及一原位等离子产生系统，该产生系统在该沉积室中由供应至该沉积室 的该些介电前体而产生一等离子。
17. 如权利要求16所述的系统，其中该基材为一 200 mm或300 mm的晶片。
18. 如权利要求16所述的系统，其中该基材包括硅、锗或砷化镓。
19. 如权利要求16所述的系统，其中在形成该介电层的过程中，该 基材座可升高及降低以调整该基材相对于该喷洒头的位置。
20. 如权利要求16所述的系统，其中在形成该介电层的过程中，该 基材座可同时旋转并升高及降低。
21. 如权利要求16所迷的系统，其中该系统包括一基材座温度控制 系统，以控制该基材座的温度。
22. 如权利要求21所述的系统，其中该温度控制系统是将该基材座 的温度维持在约-40。C ~约20CTC 。
23. 如权利要求16所述的系统，其中该第二介电前体包括一含硅前 体，该含硅前体是选自由硅烷、二曱基硅烷、三甲基硅烷、四曱基硅烷、 二乙基硅烷、四曱基正硅酸盐(TMOS)、四乙基正硅酸盐(TEOS)、八 甲基三硅氧(OMTS)、八曱基环四硅氧(OMCTS)、四曱基环四硅氧 (TOMCATS) 、 二曱基二曱氣基硅烷(DMDMOS) 、 二乙基甲基硅烷 (DEMS)、曱基三乙氧基硅烷(MTES)、笨基二曱基硅烷及苯基硅烷所组成的群组。
24. 如权利要求16所述的系统，其中该反应性自由基前体包括一 自 由基原子氧。
全文摘要
本发明是揭露一种用于自介电前体的等离子而在基材上形成介电层的系统(100)。该系统(100)包括一沉积室(201)；一位于沉积室(201)中以支托基材的基材座；以及一耦合至沉积室(201)的远程等离子产生系统，其中该等离子产生系统是用以产生包括一或多种反应性自由基的一介电前体。该系统(700)亦包括一前体分配系统(700)，包括位于该基材座上方的双通道喷洒头(700)。喷洒头(700)具有面板(802)，面板(802)包括第一组开孔(804)，反应性自由基介电前体通过第一组开孔(804)进入沉积室(201)，面板(802)还包括第二组开孔(806)，第二介电前体通过第二组开孔(806)进入沉积室(201)。亦可包括一原位(in-situ)等离子产生系统，以在沉积室(201)中由供应至沉积室(201)的介电前体而产生等离子。
文档编号C23F1/00GK101454482SQ200780020050
公开日2009年6月10日 申请日期2007年5月30日 优先权日2006年5月30日
发明者D·卢博米尔斯基, 叶怡利, 朴书南, 梁奇伟, 祝基恩 申请人:应用材料股份有限公司