專利名稱：改善原子層沉積工藝的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種改善半導體工藝的方法及裝置，特別是涉及一種改善原子層沉積工藝的方法及裝置。
背景技術：
由于近年來半導體工業(yè)快速發(fā)展，以致各項工藝技術與應用材料皆大幅開發(fā)，以持續(xù)提升集成電路中元件的積集度及操作的效能。隨著元件尺寸日趨微小化，其接觸窗(contact)及介層窗(via)的縱橫比(aspect ratio)亦大幅提高，因而增加了沉積工藝操作的困難度。是以如何形成一順形(conformal)金屬層于高縱橫比的接觸窗及介層窗，已成為次微米工藝發(fā)展中重要的課題之一。
目前形成順形金屬層的方法一般乃采用原子層沉積(atomic layerdeposition；ALD)工藝，參照圖1A至1C，其為進行原子層沉積工藝流程的晶片剖面示意圖。如圖1A所示，先導入一前驅反應物120于一反應室中，待晶片100表面吸附此前驅反應物120達飽和狀態(tài)后，再抽掉多余的前驅反應物120。接著如圖1B及1C所示，導入另一前驅反應物140，并使之與晶片100表面所吸附的前驅反應物120反應而形成一生成物160于晶片表面，然后再抽掉未反應的前驅反應物140與副產物。由于原子層沉積工藝為控制生成物160單層沉積于晶片100表面，故可使生成物160順形地形成于接觸窗或介層窗。然而，以原子層沉積工藝來沉積金屬層的速度很慢，加上每次所得的金屬層的厚度很薄，一般約為0.5埃至3埃，故倘若要得到厚度為幾十埃的金屬層，則必須重多十次步驟，而嚴重影響生產效率。

發(fā)明內容
因此本發(fā)明的目的就是在提供一種改善原子層沉積工藝的方法及裝置，用以沉積一順形的金屬層，并提高工藝的生產效率。
鑒于上述的目的，本發(fā)明的一個方面提出一種改善原子層沉積工藝的裝置，其具有一屏蔽罩，且此屏蔽罩將一反應室分隔成多個次反應室、多個對應設置于次反應室上方的氣體注入盤，用以導入不同步驟所需的前驅氣體于次反應室中、及一旋轉軸承。其中，旋轉軸承更與多個晶座相連，藉由旋轉可帶動晶座由一次反應室移動至另一次反應室。是以多個晶片可同時送入此裝置中來進行沉積工藝，并藉由旋轉動作完成原子層沉積工藝，且利用旋轉次數(shù)達到所需厚度，故可有效縮短沉積工藝的操作時間，進而提高生產效率。
本發(fā)明的另一方面則提出一種改善原子層沉積工藝的方法，其先利用鈍氣所構成的屏蔽罩將一反應室分隔成多個次反應室，并分別導入不同步驟所需的前驅氣體于次反應室中。接著送入一晶片至一次反應室以進行沉積工藝的氣體吸附于晶片表面的步驟，然后再將此晶片移動至另一次反應室進行主要的沉積步驟，最后并送入另一晶片至氣體吸附步驟的次反應室中。如此可同時氣體吸附、沉積薄膜于多個晶片，而有效提高工藝的生產效率。另一方面，由于不同階段的反應步驟為在不同的次反應室中進行，故不需再進行前驅氣體的更換步驟，因而大幅降低工藝的操作時間及步驟，并可有效增加生產效率。


為讓本發(fā)明的上述與其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，配合附圖加以說明如下圖1A、1B和1C為繪示進行原子層沉積工藝的晶片的流程剖面圖；圖2為繪示依照本發(fā)明一優(yōu)選實施例的一種改善原子層沉積工藝的裝置示意圖；以及圖3為繪示依照本發(fā)明一優(yōu)選實施例的一種改善原子層沉積工藝的方法流程圖。
簡單符號說明100晶片120、140前驅反應物160生成物 200反應室204第一次反應室208第二次反應室210屏蔽罩 234第一氣體注入盤238第二氣體注入盤 254第一前驅氣體258第二前驅氣體264第一晶片268第二晶片274第一晶座
278第二晶座 290軸承300、310、330、350、370、390步驟具體實施方式
為了提高原子層沉積工藝的生產效率與工藝前驅氣體的有效利用率，本發(fā)明提出一種改善沉積工藝的裝置及方法，其優(yōu)選實施例，將參照附圖詳述如下。
參照圖2，其為依照本發(fā)明一優(yōu)選實施例的一種改善原子層沉積工藝的裝置示意圖。如圖2所示，一屏蔽罩210設置于一反應室200中，并將反應室200分隔成一第一次反應室204與一第二次反應室208。屏蔽罩210可由一鈍氣所構成，例如氬氣(Ar)、氦氣(He)或氮氣(N2)。另外，第一次反應室204與第二次反應室208的上方分別設置一第一氣體注入盤(inject plate)234與一第二氣體注入盤238，用以導入一第一前驅氣體254與一第二前驅氣體258，且于其下方分別對應設置一第一晶座(susceptor)274與一第二晶座278。如此可使反應室能同時處理多個晶片，且可于不同的次反應室中進行不同的反應步驟。在此優(yōu)選實施例中，第一次反應室204乃做為進行原子層沉積工藝的第一前驅氣體254的吸附步驟之用，第二次反應室208則用來進行工藝的主要沉積步驟。故以形成金屬鎢(W)薄膜為例，第一前驅氣體254可為一硅烷氣體(SiH4)、一硼烷氣體(B2H6)、或其組合物，第二前驅氣體258則可為一六氟化鎢氣體(WF6)。由于前驅氣體吸附步驟、沉積步驟為在不同的次反應室中進行，并由屏蔽罩210隔離而避免第一前驅氣體254和第二前驅氣體258相互混合接觸，因此不需要傳統(tǒng)原子層沉積工藝中抽出多余前驅氣體的步驟，故可有效減少原子層沉積工藝所需步驟，因而可增加生產效率。
此外，上述的裝置還具有一旋轉軸承290，其并與第一晶座274與第二晶座278連接，故旋轉此旋轉軸承290一適當角度后，可使第一晶座274由第一次反應室204移動至第二次反應室208內，而使第二晶座278由第二次反應室208移動至第一次反應室204。當一第二晶片268送入第一次反應室204并完成第一前驅物吸附步驟，即第二晶片268的表面所吸附的第一前驅氣體254達飽和狀態(tài)后，接著旋轉此軸承290使第二晶片268移動至第二次反應室208來進行沉積步驟，并同時送入一第一晶片264于第一次反應室204以進行第一前驅氣體254吸附步驟。因此，藉由控制旋轉軸承290可使多個晶片連續(xù)且依次地進行吸附、沉積步驟，直到獲得所需的金屬層厚度。另一方面，上述的鈍氣所構成的屏蔽罩210除了用來避免第一前驅氣體254與第二前驅氣體258相互混合外，在移動晶片時更可用來清除晶片上未反應的前驅氣體。例如，第二晶片268由第一次反應室204移動至第二次反應室208時，可移除第二晶片268表面未反應的第一前驅氣體254，而由第二次反應室208移動至第一次反應室204時，則可移除未與第一前驅氣體254反應的第二前驅氣體258。如此不需進行額外的移除步驟而可減少工藝進行所需的時間，進而達到提高生產效率的目的。
再者，上述的優(yōu)選實施例雖將一反應室分成一第一次反應室與一第二次反應室，然其亦可依反應室的大小與工藝需要而設置多個屏蔽罩于反應室中，以將反應室分隔為多個第一次反應室與多個第二次反應室。藉由旋轉軸承亦可使多個晶片依序于第一次反應室及第二次反應室中進行吸附、沉積步驟，如此亦能有效提高工藝的生產效率，本發(fā)明不限于此。
圖3為依照本發(fā)明一優(yōu)選實施例的一種改善原子層沉積工藝的方法流程圖。參照圖3，首先進行步驟300來通入一鈍氣以形成至少一屏蔽罩于一反應室中，并且藉由此屏蔽罩將反應室分隔成至少一第一次反應室與至少一第二次反應室，其中鈍氣可選擇氬氣、氮氣或氦氣。接著進行步驟310及步驟330，分別導入第一前驅氣體及第二前驅氣體于第一次反應室及第二次反應室，以進行原子層沉積工藝。然后于步驟350中送入一晶片至第一次反應室進行第一前驅氣體步驟，當晶片表面吸附飽和的第一前驅氣體后，于步驟370中旋轉一軸承而將此晶片移動至第二次反應室，以使吸附的第一前驅氣體與第二前驅氣體反應生成一薄膜層。此外，上述的鈍氣可用來清除晶片表面上未反應的第一前驅氣體與第二前驅氣體。最后并送入另一晶片至第一次反應室中，以同時處理多個晶片而增加工藝操作速率。另外，亦可重復步驟350與步驟370，來增加薄膜層的沉積厚度。
由上述本發(fā)明優(yōu)選實施例可知，應用本發(fā)明的改善原子層沉積工藝的方法及裝置，可同時進行第一前驅氣體吸附、沉積薄膜于多個晶片，而有效提高工藝的生產效率。另外，由于分別在不同的次反應室中進行氣體吸附與沉積步驟，因此不需重復更換不同步驟所需的前驅氣體，故可有效減少前驅氣體的更換步驟。再者，在次反應室間來回移動晶片時，即可藉由鈍氣所形成的屏蔽罩來移除晶片上未反應的前驅氣體，因而可大幅降低原子層沉積工藝的操作時間，以增加生產效率。
雖然本發(fā)明以優(yōu)選實施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，本領域的技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應當以后附的權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種改善原子層沉積工藝的方法，至少包括于一反應室中形成至少一屏蔽罩，其中該屏蔽罩將該反應室分隔成至少一第一次反應室與至少一第二次反應室；將一第一前驅氣體導入至該第一次反應室；將一第二前驅氣體導入至該第二次反應室；將一晶片送入至該第一次反應室；以及將該晶片移動至該第二次反應室。
2.如權利要求1所述的改善原子層沉積工藝的方法，還包括將另一晶片送入至該第一次反應室。
3.如權利要求1所述的改善原子層沉積工藝的方法，還包括重復移動該晶片，使該晶片循環(huán)移動于該第一次反應室與該第二次反應室之間，以達到一原子層所需的沉積膜厚。
4.如權利要求1所述的改善原子層沉積工藝的方法，其中上述的形成至少一屏蔽罩為通入一鈍氣至該反應室。
5.如權利要求1所述的改善原子層沉積工藝的方法，其中上述的鈍氣由氬氣、氮氣和氦氣所構成的群組選擇其一。
6.如權利要求1所述的改善原子層沉積工藝的方法，其中上述的屏蔽罩于移動該晶片至該第二次反應室時，還用來清除該晶片上未吸附的該第一前驅氣體。
7.如權利要求1所述的改善原子層沉積工藝的方法，其中上述的移動該晶片至該第二次反應室藉由旋轉一軸承而使承載該晶片的一晶座由該第一次反應室移動至該第二次反應室。
8.如權利要求1所述的改善原子層沉積工藝的方法，其中上述的第一前驅氣體為一硅烷氣體、一硼烷氣體、或其組合物。
9.如權利要求1所述的改善原子層沉積工藝的方法，其中上述的第二前驅氣體為一六氟化鎢氣體。
10.一種增加原子層沉積工藝的生產效率的方法，至少包括將一鈍氣通入至一反應室中，以形成至少一屏蔽罩，且該屏蔽罩將該反應室分隔成至少一第一次反應室與至少一第二次反應室；將一第一前驅氣體導入至該第一次反應室；將一第二前驅氣體導入至該第二次反應室；將一晶片送入至該第一次反應室；以及旋轉一軸承而使該晶片由該第一次反應室移動至該第二次反應室。
11.如權利要求10所述的增加原子層沉積工藝的生產效率的方法，還包括將另一晶片送入至該第一次反應室。
12.如權利要求10所述的增加原子層沉積工藝的生產效率的方法，還包括重復移動該晶片，使該晶片循環(huán)移動于該第一次反應室與該第二次反應室之間，以達到一原子層所需的沉積膜厚。
13.如權利要求10所述的增加原子層沉積工藝的生產效率的方法，其中上述的鈍氣由氬氣、氮氣和氦氣所構成的群組選擇其一。
14.如權利要求10所述的增加原子層沉積工藝的生產效率的方法，其中上述的鈍氣還用來清除該晶片上未反應的該第一前驅氣體與該第二前驅氣體。
15.如權利要求10所述的增加原子層沉積工藝的生產效率的方法，其中上述的第一前驅氣體為一硅烷氣體、一硼烷氣體、或其組合物。
16.如權利要求10所述的增加原子層沉積工藝的生產效率的方法，其中上述的第二前驅氣體為一六氟化鎢氣體。
17.一種改善原子層沉積工藝的裝置，至少包括至少一屏蔽罩，形成于一反應室中，用以將該反應室分隔成至少一第一次反應室與至少一第二次反應室；至少一第一氣體注入盤，設置于該第一次反應室的上方，用以導入一第一前驅氣體；至少一第二氣體注入盤，設置于該第二次反應室的上方，用以導入一第二前驅氣體；以及一旋轉軸承，連接于至少一第一晶座與至少一第二晶座，且該第一晶座與該第二晶座分別對應于該第一氣體注入盤與該第二氣體注入盤的下方，其中，當一晶片放置于該第一晶座上且導入該第一前驅氣體一段時間后，即旋轉該旋轉軸承以使該晶片由該第一次反應室移動至該第二次反應室。
18.如權利要求17所述的改善原子層沉積工藝的裝置，其中上述的屏蔽罩由一鈍氣所構成。
19.如權利要求18所述的改善原子層沉積工藝的裝置，其中上述的鈍氣由氬氣、氮氣和氦氣所構成的群組選擇其一。
20.如權利要求17所述的改善原子層沉積工藝的裝置，其中上述的其中上述的第一前驅氣體為硅烷氣體、硼烷氣體、或其組合物。
21.如權利要求17所述的改善原子層沉積工藝的裝置，其中上述的第二前驅氣體為六氟化鎢氣體。
全文摘要
一種改善原子層沉積工藝的裝置及方法，先形成一屏蔽罩于一反應室，以將反應室分隔成一第一次反應室與一第二次反應室。接著分別導入一第一前驅氣體與一第二前驅氣體于第一次反應室與第二次反應室中，并送入一晶片至第一次反應室內。當此晶片表面所吸附的第一前驅氣體達飽和狀態(tài)后，即旋轉一軸承而使晶片移動至第二次反應室內與第二前驅氣體反應。其中，上述的屏蔽罩可用來移除晶片上未反應的第一前驅氣體與第二前驅氣體。然后再送入另一晶片至第一次反應室，以同時處理多個晶片而提高工藝的生產效率。
文檔編號C23C14/22GK1747139SQ20041007706
公開日2006年3月15日 申請日期2004年9月10日 優(yōu)先權日2004年9月10日
發(fā)明者邱文斌 申請人:茂德科技股份有限公司