专利名称：在晶片上沉积薄膜的方法
技术领域：
本发明涉及一种沉积薄膜的方法，且更特别地涉及一种在低温下在晶片上沉积薄膜，以减少被沉积的薄膜中的杂质的方法。
背景技术：
化学汽相沉积法(CVD)或原子层沉积法(ALD)是基于化学反应的，利用薄膜沉积设备来沉积薄膜的方法。在实行CVD方法或ALD方法时，半导体器件的制造者寻求增大晶片以及在电路中获得超细的线宽，以提高半导体器件的生产率。而且，为了提高生产率要考虑到各种要素，例如被沉积在基板上的薄膜的优越性，用于沉积薄膜的设备的价格，设备使用率，维护成本，以及每小时处理晶片的数量。其中一个能代表是上述要素的指标就是拥有成本(CoO)，而且降低CoO以提高生产率是很重要的。另外，目前人们的努力集中于获得超的细线宽和大的基板以降低CoO，并且沉积过程的温度也应降低以防止半导体器件特性劣化。
发明内容
本发明提供一种在相对低的基板温度下沉积薄膜的方法，以减少被沉积的薄膜中的杂质。
根据本发明的一个方面，提供一种使用薄膜沉积设备沉积薄膜的方法，该设备包括一个反应腔室，具有位于该腔室中的晶片块，用以将被装载的晶片加热至预定的温度，一个盖在腔室上以密封该腔室的顶盖，以及一个连接于顶盖下方且具有第一注入孔和第二注入孔的喷头，通过上述注入孔第一反应气体和第二反应气体被注入到晶片中，一个反应气体供应单元，向反应腔室供应第一和第二反应气体，以及一个气体加热通道单元以加热通过它的气体，该单元安装在位于第一和第二传输管线之间的第二传输管线上，该第一和第二传输管线连接反应腔室和反应气体供应单元，该方法包括的操作步骤是装载晶片至晶片块；通过第一和第二注入孔向晶片注入第一反应气体和热活化的第二反应气体进行沉积薄膜；流入含有H元素的热处理气体淹没薄膜以减少薄膜中的杂质；以及从晶片块卸载已经沉积上了薄膜的晶片。如果第二反应气体在通过气体加热通道单元之前具有温度T1而在通过气体加热通道单元后具有温度T2，则T2可能高于T1，并且如果热处理气体在通过气体加热通道单元之前具有温度T1而在通过气体加热通道单元后具有温度T3，则T3可能与T1一样或更高。
如果反应气体供应单元所供应的第二反应气体在刚刚导入第二传输管线后具有温度T0，而在被导入至顶盖之前具有温度T2′，则气体加热通道单元可以靠近顶盖连接，以使T2′低于T2而高于T0。
如果T2′满足T2＞T2′＞T0的关系，则T2′-T0的值可以至少是20℃或更高。
在流入的热处理气体中，含有H元素的热处理气体可以包括从N2，NH3，和N2H4气体组中选择的一种或多种。
根据本发明的另一方面，提供一种使用薄膜沉积设备沉积薄膜的方法，该设备包括一个反应腔室，具有位于该腔室中的晶片块，用以将被装载的晶片加热至预定的温度，一个盖在腔室上以密封该腔室的顶盖，以及一个连接于顶盖下方且具有第一注入孔和第二注入孔的喷头，通过上述注入孔第一反应气体和第二反应气体被注入到晶片中，一个循环流体至顶盖或喷头中的流体通道，一个反应气体供应单元，向反应腔室供应第一和第二反应气体，以及一个气体加热通道单元用以加热通过它的气体，该单元安装在位于第一和第二传输管线之间的第二传输管线上，该第一和第二传输管线连接反应腔室和反应气体供应单元，该方法包括的操作步骤是装载晶片至晶片块；通过第一和第二注入孔向晶片注入含有过渡元素的第一反应气体和热活化的第二反应气体进行沉积薄膜；以及从晶片块卸载已经沉积上了薄膜的晶片。如果第二反应气体在通过气体加热通道单元之前具有温度T1而在通过气体加热通道单元之后具有温度T2，则T2可能高于T1，而且流体可以通过流体通道流动以控制喷头的表面温度。
可以在喷头或顶盖上安装热电偶以测量喷头的温度，流体通道的流动量会因热电偶产生的信号而改变，以使得在喷头最低表面的任何一点的最大温度值-最小温度值可以保持在±25℃范围内。
根据本发明的另一方面，提供一种使用薄膜沉积设备沉积薄膜的方法，该设备包括一个反应腔室，具有位于该腔室中的晶片块，用以将被装载的晶片加热至预定的温度，一个盖在腔室上以密封该腔室的顶盖，以及一个连接于顶盖下方且具有第一注入孔和第二注入孔的喷头，通过上述注入孔第一反应气体和第二反应气体被注入到晶片中，一个循环流体至顶盖或喷头中的流体通道，一个反应气体供应单元，向反应腔室供应第一和第二反应气体，一个第一气体加热通道单元用以加热通过它的气体，该单元安装于连接反应腔室和反应气体供应单元的第一传输管线上，以及一个第二气体加热通道单元用以加热通过它的气体，该单元安装于连接反应腔室和反应气体供应单元的第二传输管线上，该方法包括的操作步骤是装载晶片至晶片块；通过第一和第二注入孔向晶片注入热活化的第一反应气体和热活化的第二反应气体进行沉积薄膜；以及从晶片块卸载已经沉积上了薄膜的晶片。如果第一反应气体在通过第一气体加热通道单元之前具有温度T1而在通过第一气体加热通道单元后具有温度T2，则T2可能小于第一反应气体的分解温度，如果第二反应气体在通过第二气体加热通道单元之前具有温度T3而在通过第二气体加热通道单元之后具有温度T4，则T4可以是第二反应气体的分解温度或更高，而且流体可以通过流体通道而流动以控制喷头的表面温度。
可以在喷头或顶盖上安装热电偶以测量喷头的温度，流体通道的流动量会因热电偶产生的信号而改变，以使得在喷头最低表面的任何一点的最大温度值-最小温度值可以保持在±25℃范围内。
薄膜的沉积可以包括在通过第二注入孔向晶片注入第二反应气体的同时通过第一注入孔规则而且不断地注入第一反应气体，由此送入气体；以及在第一反应气体送入周期间隔期间通过第一注入孔注入净化气体。
薄膜的沉积可以包括通过第一和第二注入孔规则而且交替地注入第一和第二反应气体，由此送入气体，以及在第一和第二反应气体的送入周期间隔期间通过第一注入孔及/或第二注入孔注入净化气体。
附图简要说明通过参照所附附图对示例性实施例进行详细描述，本发明的上述及其他特点和优势可更清楚地显现，其中
图1为用于实行根据本发明之沉积薄膜方法的薄膜沉积设备第一实施例的简要方框图；图2为在图1所示的薄膜沉积设备中采用气体加热通道的示例的方框图；图3为在图1所示的薄膜沉积设备中采用气体加热通道的另一示例的方框图；
图4为用于实行根据本发明之沉积薄膜方法的薄膜沉积设备第二实施例的简要方框图；图5为用于实行根据本发明之沉积薄膜方法的薄膜沉积设备第三实施例的简要方框图；图6为根据本发明之沉积薄膜方法进行薄膜沉积过程的示例图；以及图7为根据本发明之沉积薄膜方法进行薄膜沉积过程的另一示例图。
实施发明的最佳方式图1为用于实行根据本发明之沉积薄膜方法的薄膜沉积设备第一实施例的简要方框图，图2为在图1所示的薄膜沉积设备中采用气体加热通道单元的示例的方框图，而图3为在图1所示的薄膜沉积设备中采用气体加热通道单元的另一示例的方框图；如图1所示，薄膜沉积设备包括反应腔室100，在其内部薄膜被沉积，以及反应气体供应单元200，其产生向反应腔室100供应的反应气体。在此，气体加热通道单元300被安装在位于两个传输管线P1和P2之间的传输第二反应气体的传输管线P2上，该管线P1和P2位于反应腔室100和反应气体供应单元200之间。
反应腔室100具有一个位于腔室10内的晶片块20，用于将被装载的晶片W加热至预定的温度，一个盖在腔室10上以密封腔室10的顶盖30，以及一个喷头40连接于顶盖30且位于顶盖30的下方，用以向晶片W注入第一反应气体和第二反应气体。在此，在喷头40的底表面形成一个注入表面，并且在注入表面上形成多个用于注入第一和第二反应气体的第一和第二注入孔21和22，以使其彼此之间不相接触。
反应气体供应单元200从一个罐(图中未表示)中通过传输管线P1向反应腔室100中导入被控制为气相状态的第一反应气体，该容器内装有薄膜的液体材料。第二反应气体，即气体源，通过第二传输管线P2导入反应腔室100。
如图2所示，气体加热通道单元300具有外罩310，直的或弯曲形状的导管320，其形成于外罩310内并有气体从中流过，以及环绕地安装于导管320上的筒状加热器330或缠绕于导管320上的热丝。气体通过导管320被加热到至少200℃。另外，热电偶340被安装在外罩310上用于测量气体加热通道单元300的温度，以及一个温度控制单元350连接到外罩310，其基于由热电偶340所产生的温度信息控制加热器330的温度。
如图3所示，气体加热通道单元300′的另一示例，具有外套加热器330′，在其内部形成导管320′，并将通过导管320′的气体加热到至少200℃。另外，热电偶330′连接到外套加热器330′上用于测量气体加热通道单元300′的温度，以及温度控制单元350′连接到外套加热器330′，其基于由热电偶340′产生的温度信息控制外套加热器330′的温度。
冷却块可以装在外罩310的最外部分并且冷却剂例如是水，空气，或油可以在冷却块上流动，尽管冷却块并没有在图中示出。这样，如果使用者用手接触到气体加热通道单元330或330′时，他/她才不会被烫伤。否则，可以采用安全遮盖物遮盖外罩310以使使用者不能接触到外罩310。
很难用封闭的气体管线或按照惯例排布的气体管线将该气体管线加热至150℃。即使连接反应气体供应单元和反应腔室的传输管线有约30cm或更长而且存在一个气体可以被加热至150℃的温度区域，但是气体流动非常快而很难加热该气体。亦即，反应气体在传输管线起始时的温度和反应气体在被导入至反应腔室时的温度，二者间几乎没有差别。因此，在薄膜沉积设备中，采用气体加热通道单元300或300′具有导管320或320′以及加热器330或330′，以使气体热活化或热失活。气体加热通道单元330最好被安装在恰好位于顶盖30的上方以使温度效率最大化。
图4为用于实行根据本发明的沉积薄膜方法的薄膜沉积设备之第二实施例的简要方框图。在此，与图1中相同的标记数字代表具有同样的功能的相同元件，而且该设备包括图2和3所示的气体加热通道单元。
如图4所示，薄膜沉积设备包括反应腔室100，在其内部薄膜被沉积，以及反应气体供应单元200，其产生向反应腔室100供应的反应气体。气体加热通道单元300被安装在两个传输管线P1和P2中供应第二反应气体的传输管线P2上，该管线P1和P2连接于反应腔室100和反应气体供应单元200之间。
反应腔室100具有一个位于腔室10内的晶片块20，用于将被装载的晶片W加热至预定的温度，一个盖在腔室10上以密封腔室10的顶盖30，以及一个喷头40连接于顶盖30且位于顶盖30的下方，用以向晶片W注入第一反应气体和第二反应气体。在此，考虑到成本和可处理性喷头40可用铝制成，或者考虑到腐蚀性可用镍制成。
然而，在薄膜沉积过程实行期间，当喷头40的最低表面的温度超过320℃时，由于被沉积的薄膜，翘曲现象会逐渐发生而且腐蚀也会产生。同样，高的温度也会直接导致微粒的产生。因此，为了减少在喷头40上的翘曲，腐蚀，以及微粒的产生，需要形成一个流体可以在顶盖30或喷头40上循环流动的流体通道46，以及使用一个用于测量喷头40温度的热电偶47。
热电偶47测量喷头40的温度，并基于所测量的温度产生用于控制流体通道46的信号。这样，流体的流动量可以因信号而改变，这样喷头40便不会过热，而且喷头40的温度也可以保持在预定的范围内。这样，在喷头40最低表面的任何一点上，最大温度值-最小温度值都可以保持在±25℃的范围内。
表面加热器35可以安装在顶盖30的上部以便于方便地控制喷头40的温度。通过与热电偶47和流体通道46互相结合，表面加热器35可以使喷头40的表面温度在一个可接受的范围内保持恒定。
图5为用于实行根据本发明之沉积薄膜方法的薄膜沉积设备第三实施例的简要方框图。在此，与图1中的标记数字相同的标记数字代表具有同样的功能的相同元件，而且该设备包括图2和3所示的气体加热通道单元。
如图5所示，薄膜沉积设备包括反应腔室100，在其内部薄膜被沉积，以及反应气体供应单元200，其产生向反应腔室100供应的反应气体，第一气体加热通道单元400被安装在连接反应腔室100和反应气体供应单元200的第一反应气体的传输管线P1上，用于加热通过第一传输管线P1的气体，以及第二气体加热通道单元500被安装在连接反应腔室100和反应气体供应单元200的第二反应气体的传输管线P2上，用于加热通过第二传输管线P2的气体。
反应腔室100具有一个位于腔室10内的晶片块20，用于将被装载的晶片W加热至预定的温度，一个盖在腔室10上以密封腔室10的顶盖30，以及一个喷头40连接于顶盖30且位于顶盖30的下方，用以向晶片W注入第一反应气体和第二反应气体。在此，流体通道46如第二实施例那样形成于顶盖30或喷头40中，并采用热电偶47和表面加热器35，在此省略其具体描述。
在薄膜沉积设备的第三实施例中，气体加热通道单元也形成于第一传输管线P1上，以及第二传输管线P2上。亦即，第一气体加热通道单元400被安装于第一传输管线P1上，而第二气体加热通道单元500形成于第二传输管线P2上，这样第一反应气体与第二反应气体同样可以被加热。薄膜沉积设备的第三实施例可以获得一种化学反应性，该化学反应性是采用等离子体增强型CVD(PECVD)方法或者是使用第一和第二气体加热通道单元400和500的脉冲等离子体ALD方法才能获得的。
根据本发明的沉积薄膜方法将用上述的薄膜沉积设备进行描述。
使用薄膜沉积设备的第一实施例实行沉积薄膜方法的第一沉积薄膜的方法包括的操作步骤是；装载晶片W至晶片块(S1)，通过第一和第二注入孔21和22，注入含有过渡元素的第一反应气体和由气体加热通道单元300热活化的第二反应气体进行沉积薄膜(S2)，通过在沉积薄膜后流入含H元素的热处理气体淹没薄膜，对薄膜进行后处理以减少包含在薄膜中的杂质数量(S3)，以及在进行了后处理之后，从晶片块20上卸载已经沉积上了薄膜的晶片W(S4)。
在此，假设第二反应气体在通过气体加热通道单元300之前具有温度T1，而第二反应气体在通过气体加热通道单元300后具有温度是T2，则温度T2应高于T1。另外，如果假设热处理气体在通过气体加热通道单元300之前具有温度T1，而在热处理气体通过气体加热通道单元300之后具有温度T3，则T3应高于T1。
气体加热通道单元300应设置为可以具有至少200℃的温度。如果从反应气体供应单元200而来的第二反应气体在导入第二传输管线P2时具有温度T0，而在被导入至顶盖30之前具有温度T2′，则气体加热通道单元300应靠近顶盖，以使T2′低于T2而高于T0。
另外，如果T2′满足T2＞T2′＞T0的关系，则T2′-T0的值可以是20℃或更高。
操作步骤S1到S4是在晶片W上沉积薄膜的系列过程，而且特别地是，在S2中通过第一和第二注入孔21和22向放置于晶片块20上的晶片W注入第一和第二反应气体，以在晶片W上沉积薄膜。
在此，如图6所示，操作步骤S2包括，在向晶片W连续注入第二反应气体的同时通过第一注入孔21规则而且不断地注入第一反应气体，以及在第一反应气体送入操作步骤间隔期间通过第一注入孔21注入净化气体。
亦即，第二反应气体在通过被加热至200℃或更高的气体加热通道单元300而被热活化或热失活后，被送入到反应腔室100中。然而，第一反应气体以规则的脉冲形式导入到反应腔室100中，因为如果第一反应气体以气体形式一般地注入则是热失活的，热解取代反应不会发生。
薄膜沉积(S2)可以通过结合ALD方法和CVD方法来实行。亦即，如同CVD方法一样，在向反应腔室连续地注入第二反应气体的同时，第一反应气体是规则的脉冲形式。上述方法具有比CVD方法慢的沉积速度，而具有比ALD方法快的沉积速度。亦即，根据上述方法，通过反应气体之间的热解取代反应而进行薄膜生长，而且释放反应副产品的效率比CVD方法的效率高。这样，上述方法可获得与一般的CVD方法相比较高纯度的薄膜，以及与一般的ALD方法相比较高的沉积速度。
如图7所示，薄膜沉积(S2)可通过ALD方法实行，包括通过规则而交替地注入第一反应气体和第二反应气体送入气体，并在第一和第二反应气体送入周期间隔期间通过第一注入孔21及/或第二注入孔22注入净化气体。在操作步骤S2中，第二反应气体热活化程度与一般的ALD方法相比更高或者完全失活。另外，与一般干的ALD方法一样，第一反应气体以适当地被加热的状态导入反应腔室而且不是完全的失活。
上述的薄膜沉积方法中，净化气体是从Ar，He，和N2气体组中选择的一种。
另外，当第一反应气体是含有例如是Ti，Ta，和W的过渡金属元素的前驱物，而第二反应气体为从N2，NH3和N2H4气体组中选择的一种时，则被沉积的薄膜是过渡金属氮化物层，亦即，TiN，TaN，或WN。
当第一反应气体是含有例如是Ti，Ta，和W的渡金属元素的前驱物，而第二反应气体含有H元素时，则被沉积的薄膜是金属锡膜，亦即，Ti，Ta，和W。
在后处理过程S3中，含有注入了H元素的热处理气体使用的是从N2，NH3，和N2H4气体组中选择其中的一种或多种。
使用薄膜沉积设备的沉积薄膜方法的第二实施例如下。
使用薄膜沉积设备的第二实施例实行沉积薄膜方法的第二实施例。薄膜沉积方法的第二实施例包括的操作步骤是装载晶片W至晶片块20(S1)，通过第一和第二注入孔21和22，注入含有过渡元素的第一反应气体和由气体加热通道单元300热活化的或热失活的第二反应气体进行沉积薄膜(S2)，以及从晶片块20上卸载已经沉积了薄膜的晶片W。
在此，如果假设第二反应气体在通过气体加热通道单元300之前具有温度T1，而在通过气体加热通道单元300后具有温度是T2，则温度T2应高于T1另外，喷头40的表面温度可以通过在流体通道46内流动流体来进行控制。
在喷头40和顶盖30上安装热电偶47用于测量喷头40的温度，并且基于热电偶47产生的信号可以控制流体通道46的流动量。这样，在喷头40最低表面的任何一点上，最大温度值-最小温度值都应可以被保持在±25℃范围内。
表面加热器35安装于顶盖30的上部，通过与热电偶47及流体通道46互相结合，表面加热器35可以使喷头40的表面温度保持在一个可接受的范围内。
操作步骤S1，S2，和S4是在晶片W上沉积薄膜的系列过程，而且特别是在S2中，通过第一和第二注入孔21和22向放置于晶片块20上的晶片W注入第一和第二反应气体，以在晶片W上沉积薄膜。
薄膜沉积操作步骤S2的示例如图6所示，包括一个送入气体的操作步骤，其为在通过第二注入孔22向晶片W连续地注入第二反应气体的同时，通过第一注入21孔规则而且不断地注入第一反应气体，以及一个注入净化气体的操作步骤，其为在第一反应气体送入周期间隔期间通过第一注入孔21注入净化气体。
薄膜沉积操作步骤S2的另一个例子如图7所示，其为一般的ALD方法，包括通过规则而交替地注入第一反应气体和第二反应气体送入气体，并在第一和第二反应气体送入周期间隔期间通过第一注入孔21及/或第二注入孔22注入净化气体。
由于薄膜沉积方法在上述第一实施例中已作叙述，故在此省略对薄膜沉积操作步骤S2其他例子的详细描述。
在薄膜沉积方法中，净化气体是从包括Ar，He，和N2气体组中选择的一种。
另外，当第一反应气体是含有例如是Ti，Ta，和W的过渡金属元素的前驱物，而第二反应气体为从N2，NH3和N2H4气体组中选择的一种时，被沉积的薄膜是过渡金属氮化物层。
当第一反应气体是含有例如是Ti，Ta，和W的渡金属元素的前驱物，而第二反应气体含有H时，被沉积的薄膜是过渡金属锡膜。
使用上述薄膜沉积设备的沉积薄膜方法的第三实施例如下。
根据本发明的沉积薄膜方法的第三施例是使用薄膜沉积设备的第三实施例实行的。
薄膜沉积方法的操作步骤包括装载晶片W至晶片块20(S1)，通过第一和第二21和22注入孔，向晶片W注入由第一气体加热通道单元400热活化的第一反应气体和由第二气体加热通道单元500热活化的或热失活的第二反应气体，以进行沉积薄膜(S2)，以及从晶片块20上卸载已经沉积了薄膜的晶片W。
在此，如果假设第一反应气体在通过第一气体加热通道单元400之前具有温度T1，而在通过第一气体加热通道单元400之后具有温度是T2，则温度T2低于第一反应气体的分解温度。另外，如果第二反应气体在通过第二气体加热通道单元500之前具有温度T3，而在通过第二气体加热通道单元500之后具有温度T4，则温度T4高于第二反应气体的分解温度。另外，喷头40的表面温度可以通过在流体通道46内流动流体来进行控制。
在喷头40和顶盖30上安装热电偶47用于测量喷头40的温度，并且基于热电偶47产生的信号可以控制流体通道46的流动量。这样，在喷头40最低表面的任何一点上，最大温度值-最小温度值都应可以被保持在±25℃范围内。
表面加热器35安装于顶盖30的上部，通过与热电偶47和流体通道46互相结合，表面加热器35可以使喷头40的表面温度保持在一个可接受的范围内。
操作步骤S1，S2，和S4是在晶片W上沉积薄膜的系列过程，而且特别是在S2中，通过第一和第二注入孔21和22向放置于晶片块20上的晶片W注入第一和第二反应气体，以在晶片W上沉积薄膜。第一和第二反应气体的以与S2的第一和第二例子所描述的相同的方式注入。
在薄膜沉积方法中，净化气体是从包括Ar，He，和N2的气体组中选择的一种。
另外，当第一反应气体是含有例如是Ti，Ta，和W的过渡金属元素的前驱物，而第二反应气体为从N2，NH3和N2H4气体组中选择的一种时，被沉积的薄膜是过渡金属氮化物层。
当第一反应气体是含有过渡金属元素例如是Ti，Ta，和W的前驱物，而第二反应气体含有H时，被沉积的薄膜是金属锡膜。
本发明采用气体加热通道单元可以作为传统的NF3远程等离子清洗方法的代替方法。亦即，在薄膜沉积过程中，气体加热通道单元加热反应气体以使气体可以热活化或热失活，然而，在等离子清洗过程中，气体加热通道单元的温度被设置的较高。因此，通过气体加热通道单元的NF3气体分子被热活化，以使得其分子变成具有很高反应性的活性根。在此，所期望的是较低的晶片块和腔室表面温度以防止其损坏。
工业应用性如上所述，根据本发明的薄膜沉积方法，在不使用昂贵的远程离子或直接等离子设备的情况下即可沉积具有较少杂质的薄膜，而且晶片处理速度可改善得更快，以符合降低拥有成本(CoO)的要求。
权利要求
1.一种使用薄膜沉积设备沉积薄膜的方法，该设备包括一个反应腔室，具有位于该反应腔室中的晶片块，用以将被装载的晶片加热至预定的温度，一个盖在反应腔室上以密封该反应腔室的顶盖，以及一个连接于顶盖下方且具有第一注入孔和第二注入孔的喷头，通过上述注入孔第一反应气体和第二反应气体被注入到晶片中，一个反应气体供应单元，向反应腔室供应该第一和第二反应气体，以及一个气体加热通道单元以加热通过它的气体，该气体加热通道单元安装在位于第一和第二传输管线之间的第二传输管线上，该第一和第二传输管线连接反应腔室和反应气体供应单元，该方法包括的操作步骤是装载晶片至晶片块；通过第一和第二注入孔向晶片注入第一反应气体和热活化的第二反应气体进行沉积薄膜；流入含有H元素的热处理气体淹没薄膜以减少薄膜中的杂质；以及从晶片块卸载已经沉积上了薄膜的晶片，其中第二反应气体在通过气体加热通道单元之前具有温度T1而在通过气体加热通道单元后具有温度T2，则T2高于T1，并且如果热处理气体在通过气体加热通道单元之前具有温度T1而在通过气体加热通道单元后具有温度T3，则T3与T1一样或更高。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是如果从反应气体供应单元而来的第二反应气体在刚刚导入第二传输管线后具有温度T0，而在被导入至顶盖之前具有温度T2′，则气体加热通道单元靠近顶盖连接，以使T2′低于T2而高于T0。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是如果T2′满足T2＞T2′＞T0的关系，则T2′-T0的值至少是20℃或更高。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是薄膜的沉积包括在通过第二注入孔向晶片注入第二反应气体的同时通过第一注入孔规则地而且不断地注入第一反应气体，由此送入气体；以及在第一反应气体送入周期间隔期间通过第一注入孔注入净化气体。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是薄膜的沉积包括通过第一和第二注入孔规则地而且交替地注入第一和二反应气体，由此送入气体，以及在第一和第二反应气体的送入周期间隔期间通过第一注入孔及/或第二注入孔注入净化气体。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征是净化气体是从Ar，He，和N2气体组中选择的一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是第一反应气体是含有Ti，Ta，和W的过渡金属元素的前驱物，而第二反应气体为从N2，NH3和N2H4气体组中选择的一种。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征是第一反应气体是含有Ti，Ta，和W的过渡金属元素的前驱物，而第二反应气体是含有H元素的气体。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征是气体加热通道单元设置为可以具有至少200℃的温度。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征是在流入的热处理气体中，含有H元素的热处理气体可以包括从N2，NH3，和N2H4气体组中选择的一种或多种。
11.一种使用薄膜沉积设备沉积薄膜的方法，该设备包括一个反应腔室，具有位于该反应腔室中的晶片块，用以将被装载的晶片加热至预定的温度，一个盖在反应腔室上以密封该反应腔室的顶盖，以及一个连接于顶盖下方且具有第一注入孔和第二注入的喷头孔，通过上述注入孔第一反应气体和第二反应气体被注入到晶片中，一个循环流体至顶盖或喷头中的流体通道，一个反应气体供应单元，向反应腔室供应该第一和第二反应气体，以及一个气体加热通道单元用以加热通过它的气体，该气体加热通道单元安装在位于第一和第二传输管线之间的第二传输管线上，该第一和第二传输管线连接反应腔室和反应气体供应单元，该方法包括的操作步骤是装载晶片至晶片块；通过第一和第二注入孔向晶片注入含有过渡元素的第一反应气体和热活化的第二反应气体进行沉积薄膜；以及从晶片块卸载已经沉积上了薄膜的晶片，其中如果第二反应气体在通过气体加热通道单元之前具有温度T1而在通过气体加热通道单元之后具有温度T2，则T2高于T1，而且流体通过流体通道流动以控制喷头的表面温度。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征是在喷头或顶盖上安装热电偶以测量喷头的温度，而且流体通道的流动量因热电偶产生的信号而改变，以使得在喷头最低表面的任何一点的最大温度值-最小温度值可以保持在±25℃范围内。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征是表面加热器安装在顶盖上，而且通过与热电偶和流体通道互相结合，表面加热器可以使喷头的表面温度保持在一个可接受的范围内。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征是薄膜的沉积包括在通过第二注入孔向晶片注入第二反应气体的同时通过第一注入孔规则地而且不断地注入第一反应气体，由此送入气体；以及在第一反应气体送入周期间隔期间通过第一注入孔注入净化气体。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征是薄膜的沉积包括通过第一和第二注入孔规则地而且交替地注入第一和第二反应气体，由此送入气体，以及在第一和第二反应气体的送入周期间隔期间通过第一注入孔及/或第二注入孔注入净化气体。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征是净化气体是从Ar，He，和N2气体组中选择的一种。
17.一种使用薄膜沉积设备沉积薄膜的方法，该设备包括该设备包括一个反应腔室，具有位于该反应腔室中的晶片块，用以将被装载的晶片加热至预定的温度，一个盖在反应腔室上以密封该反应腔室的顶盖，以及一个连接于顶盖下方且具有第一注入孔和第二注入孔的喷头，通过上述注入孔第一反应气体和第二反应气体被注入到晶片中，一个循环流体至顶盖或喷头中的流体通道，一个反应气体供应单元，向反应腔室供应该第一和第二反应气体，一个第一气体加热通道单元用以加热通过它的气体，该第一气体加热通道单元安装于连接反应腔室和反应气体供应单元的第一传输管线上，以及一个第二气体加热通道单元用以加热通过它的气体，该第二气体加热通道单元安装于连接反应腔室和反应气体供应单元的第二传输管线上，该方法包括的操作步骤是装载晶片至晶片块；通过第一和第二注入孔向晶片注入热活化的第一反应气体和热活化的第二反应气体进行沉积薄膜；以及从晶片块卸载已经沉积上了薄膜的晶片，其中如果第一反应气体在通过第一气体加热通道单元之前具有温度T1而在通过第一气体加热通道单元后具有温度T2，则T2小于第一反应气体的分解温度，如果第二反应气体在通过第二气体加热通道单元之前具有温度T3而在通过第二气体加热通道单元之后具有温度T4，则T4是第二反应气体的分解温度或更高，而且流体通过流体通道而流动以控制喷头的表面温度。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征是可以在喷头或顶盖上安装热电偶以测量喷头的温度，而且流体通道的流动量也会因热电偶产生的信号而改变，以使得在喷头最低表面的任何一点的最大温度值-最小温度值可以保持在±25℃范围内。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征是表面加热器安装在顶盖上，而且通过与热电偶和流体通道互相结合，表面加热器可以使喷头的表面温度保持在一个可接受的范围内。
20.根据权利要求17所述的方法，其特征是薄膜的沉积包括在通过第二注入孔向晶片注入第二反应气体的同时通过第一注入孔规则地而且不断地注入第一反应气体，由此送入气体；以及在第一反应气体送入周期间隔期间通过第一注入孔注入净化气体。
21.根据权利要求17所述的方法，其特征是薄膜的沉积包括通过第一和第二注入孔规则地而且交替地注入第一和第二反应气体，由此送入气体，以及在第一和第二反应气体的送入周期间隔期间通过第一注入孔及/或第二注入孔注入净化气体。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其特征是净化气体是从Ar，He，和N2气体组中选择的一种。
全文摘要
本发明提供一种使用薄膜沉积设备沉积薄膜的方法。该沉积薄膜的方法包括的操作步骤是装载晶片至晶片块；通过第一和第二注入孔向晶片注入第一反应气体和热活化的第二反应气体进行沉积薄膜；流入含有H元素的热处理气体淹没薄膜以减少薄膜中的杂质；以及从晶片块卸载已经沉积上了薄膜的晶片。如果第二反应气体在通过气体加热通道单元之前具有温度T1而在通过气体加热通道单元后具有温度T2，则T2高于T1，并且如果热处理气体在通过气体加热通道单元之前具有温度T1而在通过气体加热通道单元后具有温度T3，则T3与T1一样或更高。
文档编号C23C16/44GK1842894SQ200480024478
公开日2006年10月4日 申请日期2004年8月28日 优先权日2003年8月29日
发明者朴永薰, 李相奎, 徐泰旭, 张镐承 申请人:株式会社Ips