專利名稱：一種用來產(chǎn)生一可用于半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的先趨物的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系有關(guān)于沉積一阻障層在一半導(dǎo)體基材上。
背景技術(shù)：
次微米及更小的特征結(jié)構(gòu)的可靠制造為下一世代半導(dǎo)體元件的極大型集成電路(VLSI)及超大型集成電路(ULSI)的關(guān)鍵技術(shù)之一。然而，在VLSI及ULSI技術(shù)中之內(nèi)連線尺寸的變小已對于處理能力作出更大的要求。此技術(shù)的核心所在之多層內(nèi)連線結(jié)構(gòu)需要對包括接點，介層孔，接線及其它特征結(jié)構(gòu)在內(nèi)的高深寬比特征結(jié)構(gòu)加以精確的處理。這些內(nèi)連線特征結(jié)構(gòu)之可靠的形成對于VLSI及ULSI成功及對于提高每一基材或晶粒上的電路密度與品質(zhì)的持續(xù)努力而言是非常地重要的。
當(dāng)電路密度提高時，介層孔，接點及其它特征結(jié)構(gòu)的寬度，以及介于它們之間的介電物質(zhì)的寬度都會縮小到次微米的尺度(如，小于約0.2微米或更小)，而在介電層的厚度保持不變下，該等特征結(jié)構(gòu)的深寬比，即深度除以寬度，將會變大。許多傳統(tǒng)的沉積處理在填滿深寬比超過4∶1的次微米結(jié)構(gòu)上是有困難的，特別是對于深寬比超過10∶1的特征結(jié)構(gòu)。因此，目前有許多進行中的努力是有關(guān)于如合形成無氣隙，無接縫之具有高深寬比的次微米特征結(jié)構(gòu)。
目前，銅及其合金已變成為次微米內(nèi)連線技術(shù)的首選金屬因為銅具有比鋁低的電阻率(約1.7μΩ-cm對鋁的約3.1μΩ-cm)，及一較高的電流載負能力及高很多的電子遷移阻力。這些特性對于支援高集積度及高元件速度時所遭遇到的電流密度而言是很重要的。又，銅具有良好的導(dǎo)熱性且可以相當(dāng)高的純度被獲得。
銅金屬化可用多種技術(shù)來達成。一種典型的方法包括物理氣相沉積一阻障層于一特征結(jié)構(gòu)上，物理氣相沉積一銅種晶層于該阻障層上，然后電鍍一銅導(dǎo)電物質(zhì)層于該銅種晶層上用以填滿該特征結(jié)構(gòu)。最后，該等被沉積的層及介電層被平坦化，如通過化學(xué)機械研磨(CMP)，來界定一導(dǎo)電的內(nèi)連線特征結(jié)構(gòu)。
然而，使用銅有一個問題，即銅會擴散到硅，二氧化硅及其它介電材料中，而危及元件的完整。因此，保形阻障層對于防止銅擴散而言變得愈來愈重要。氮化鉭已被用來作為一阻障材料用以防止銅擴散到底下的層中。然而，使用在阻障層沉積中的化學(xué)物，如伍(二甲醯胺基)鉭(PDMAT；Ta[NH2(CH3)2]5)會包括雜質(zhì)，其會造成在制造半導(dǎo)體元件時產(chǎn)生缺陷并降低良率。因此，對于能夠從一高純度的先趨物沉積一阻障層的方法存在著需求。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實施例系有關(guān)于一種用來產(chǎn)生一用于半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中之先趨物的設(shè)備。該設(shè)備包括一罐子其具有一側(cè)壁，一頂部及一底部。該罐子界定出一具有一上區(qū)及一下區(qū)的內(nèi)部空間。該設(shè)備進一步包括一圍繞在該罐子周圍的加熱器。該加熱器在該上區(qū)與下區(qū)之間產(chǎn)生一溫度梯度。

本發(fā)明之一更為特定的描述可通過參照顯示于附圖中之實施例而被作成，使得本發(fā)明之上述特征，優(yōu)點及目地可被詳?shù)氐亓私?。然而，?yīng)注意的是，附圖中所示者為本發(fā)明之典型的實施例，因此不應(yīng)被認為是本發(fā)明范圍的限制，因為本發(fā)明可以有其它等效的實施例。
圖1為一通過原子層沉積(ALD)而被形成在一基材上之阻障層的實施例的示意剖面圖；圖2A-2C顯示在一舉例性的基材部分上被化學(xué)吸收作用之交替的一含鉭化合物與一含氮化合物的單分子層(monolayer)。
圖3為一處理系統(tǒng)的舉例性實施例的示意剖面圖，該系統(tǒng)可被用來通過原子層沉積形成一或多層阻障層。
圖4A為一氣體產(chǎn)生罐的剖面?zhèn)纫晥D。
圖4B為圖4A的氣體產(chǎn)生罐的剖面頂視圖。
圖5為一氣體產(chǎn)生罐的另一實施例的剖面圖。
圖6為一氣體產(chǎn)生罐的另一實施例的剖面圖。
圖7顯示一罐子的剖面圖，其被一依據(jù)本發(fā)明的一個實施例之罐子加熱器所包圍。
圖8顯示一罐子的剖面圖，其包含多個依據(jù)本發(fā)明的一個實施例之實心顆粒。
圖9顯示依據(jù)本發(fā)明的一實施例之從罐子的底部延伸至上部的多個筒倉(silo)的剖面圖。
圖10顯示依據(jù)本發(fā)明的一實施例之從罐子的底部延伸至上部的多個筒倉(silo)的頂視圖。
具體實施方式
圖1為一基材100的實施例的示意剖面圖，該基材具有一介電層102及一被沉積在該介電層上的阻障層104。根據(jù)該處理階段，該基材100可以是一硅半導(dǎo)體基材，或其它已被形成在該基材上之物質(zhì)層。該介電層102可以是氧化物、氧化硅、碳氧化硅、氟化硅、一多孔的介電層或其它被形成圖案之適當(dāng)?shù)慕殡妼?，用以提供一接點孔或介層孔102H其延伸至該基材100的一外露的表面部分102T。為了清晰起見，基材100系指任何其上將被實施薄膜處理的工件，及一基材結(jié)構(gòu)150被用來表示該基材100以及形成在該基材100上的其它物質(zhì)層，如介電層102。熟習(xí)此技藝者亦了解的是，本發(fā)明可被使用在雙鑲嵌處理流程中。該阻障層104通過原子層沉積(ALD)而被形成在第1A圖的基材結(jié)構(gòu)150上。最好是，該阻障層包括一氮化鉭層。
在一態(tài)樣中，一氮化鉭阻障層的原子層沉積包括依序提供一含鉭化合物及一含氮化合物至一處理室中。依序提供一含鉭化合物及一含氮化合物可獲得在該基材結(jié)構(gòu)150上被化學(xué)吸收作用之交替的一含鉭化合物與一含氮化合物的單分子層(monolayer)。
圖2A-2C顯示在一集成電路制造階段中，更明確地是在一阻障層的形成階段中，在一舉例性的基材200的部分上被化學(xué)吸收作用之交替的一含鉭化合物與一含氮化合物的單分子層(monolayer)的另一實施例。在圖2A中，一含鉭化合物的單分子層通過將該含鉭化合物205的一個脈沖引入到一處理室中而被化學(xué)吸收至該基材200上。
該含鉭化合物205典型地包括鉭原子210其具有一或多個反應(yīng)物種215。在一實施例中，該含鉭化合物205為伍(二甲醯胺基)鉭(PDMAT；Ta[NH2(CH3)2]5)。有數(shù)項有利的理由使用PDMAT。PDMAT相當(dāng)穩(wěn)定。此外，PDMAT具有一適當(dāng)?shù)恼魵鈮毫Γ@讓它可被輕易地輸送。詳言之，PDMAT可被制造成帶有低量的鹵化物。PDMAT的鹵化物含量應(yīng)以鹵化物含量少于100ppm的量來制造。一般咸認，一帶有低鹵化物含量的有機金屬先趨物是有利的，因為結(jié)合到阻障層中的鹵化物(如，氯)會攻擊沉積在其上的銅層。
PDMAT在制造期間的熱分解會在PDMAT產(chǎn)品中制造雜質(zhì)，其被用來形成氮化鉭阻障層。該等雜質(zhì)可包含諸如CH3NTa(N(CH3)2)3及((CH3)2N)3Ta(NCH2CH3)的化合物。此外，與濕氣的反應(yīng)會在PDMAT產(chǎn)物中會形成鉭氧基醯胺化物化合物。最好是，該等鉭氧基醯胺化物化合物可通過升華而從該PDMAT中被移除。例如，該等鉭氧基醯胺化物化合物在一起泡器中被移除。該PDMAT產(chǎn)物最好是具有少于5ppm的氯。此外，鋰，鐵，氟，溴及碘的量應(yīng)被最小化。最好是，雜質(zhì)的總量應(yīng)小于5ppm。
該含鉭化合物可以一氣體被提供或可在一載運氣體的幫助下被提供。可被使用之載運氣體的例子包括，但不局限于，氦(He)、氬(Ar)、氮(N2)及氫(H2)。
在該含鉭化合物的單分子層被化學(xué)吸收至基材200上之后，過量的含鉭化合物可通過導(dǎo)入一沖洗氣體至該處理室中而從處理室中被移除。沖洗氣體的例子包括，但不局限于，氦(He)、氬(Ar)、氮(N2)、氫(H2)及其它氣體。
參照圖2B，在該處理室已被沖洗之后，一含氮化合物225的脈沖被導(dǎo)入該處理室。該含氮化合物225可單獨被提供或可在一載運氣體的幫助下被提供。該含氮化合物225可包含具有一或多種反應(yīng)物質(zhì)235的氮原子230。該含氮化合物最好是包括氨氣(NH3)。其它的含氮化合物亦可被使用，其包括，但不局限于，NxHy，其中x及y為整數(shù)(如，(N2H4))、二甲基((CH3)2N2H2)、第三丁基(C4H9N2H3)、苯基(C6H5N2H3)及其它衍生物，一氮氣電漿源(如，N2、N2/H2、NH3或N2H4電漿)，2，2’-偶氮異丁烷((CH3)6C2N2)，疊氮化乙烷(C2H5N3)，及其它適當(dāng)?shù)臍怏w。如果有需要的話，可以一載送氣體來輸送該含氮化合物。
一含氮化合物225的單分子層可被化學(xué)吸收作用至該含鉭化合物205的單分子層上。在原子層沉積(ALD)期間之該等在一表面上之先趨物的組成及結(jié)構(gòu)并未被確實了解。一般咸認，該被化學(xué)吸收作用之含氮化合物225該含鉭化合物205的單分子層起反應(yīng)，用以形成一氮化鉭層。209該等反應(yīng)物質(zhì)215，235形成副產(chǎn)物240其通過真空系統(tǒng)從該基材表面被送走。
在該含氮化合物225的單分子層被化學(xué)吸收作到該含鉭化合物的單分子層上之后，任何過多的含氮化合物通過導(dǎo)入該沖洗氣體的另一脈沖即可從處理室中被移走。之后，如圖2C所示的，該含鉭化合物與含氮化合物被化學(xué)吸收作用之交替的單分子層(monolayer)的氮化鉭層沉積程序可被重復(fù)，如果有需要的話，直到達到一所想要的氮化鉭層厚度為止。
在圖2A-2C中，該氮化鉭的構(gòu)成被描述為以一在該基材上之含鉭化合物的一單分子層的化學(xué)吸收作用作為開始，其后接著一含氮化合物的單分子層?；蛘撸摰g的構(gòu)成被描述為以一在該基材上之含氮化合物的一單分子層的化學(xué)吸收作用作為開始，其后接著一含鉭化合物的單分子層。又，在另一實施例中，在反應(yīng)物氣體的脈沖之間的一幫浦排空可被用來防止反應(yīng)物氣體的混合。
該含鉭化合物，該含氮化合物及該沖洗氣體的每一脈沖的時間長度是變動的且與所使用的沉積室以及與其相耦合的真空系統(tǒng)的體積容量有關(guān)。例如，(1)一氣體的低室壓將會需要一較長的脈沖時間；(2)一低氣體流率將需要一較長的時將讓室壓力升高且穩(wěn)定需要較長的脈沖時間；(3)一大體積的室需要較長的時間來填滿且讓室穩(wěn)定亦需要較長的時間，因而需要較長的脈沖時間。相類似地，介于每一脈沖之間的時間亦是變動的且與處理室以及與其相耦合的真空系統(tǒng)的體積容量有關(guān)。大體上，該含鉭化合物或該含氮化合物的脈沖的持續(xù)時間應(yīng)夠長而足以將反應(yīng)副產(chǎn)物及/或任何留在該處理室內(nèi)的殘留物質(zhì)移走。
大體上，對于含鉭化合物而言約1.0秒或更短及對于含氮化合物而言約1.0秒或更短的脈沖時間典型地已足夠?qū)⒔惶娴膯畏肿訉踊瘜W(xué)吸收于一基材上。對于沖洗氣體而言約1.0秒或更短的脈沖時間典型地已足夠移除反應(yīng)副產(chǎn)物以及任何留在該處理室內(nèi)的殘留物質(zhì)。當(dāng)然，一較長的脈沖時間可被用來確保該含鉭化合物及該含氮化合物的化學(xué)吸收作用，且可確保反應(yīng)副產(chǎn)物的移除。
在原子層沉積期間，該基材可被保持在一被選定的含鉭化合物的熱分解溫度底下。將與本文中所述之含鉭化合物一起使用之一舉例性的加熱器的溫度范圍在一小于100托耳(torr)，更佳地為小于50托耳，的處理室壓力下系介于約20℃至約500℃之間。當(dāng)該含鉭氣體為PDMAT時，該加熱器溫度最好是介于約100℃至約300℃之間，更佳的事介于175℃至約250℃之間。在另一實施例中，應(yīng)被了解的是，其它的溫度亦可被使用。例如，一高于該熱分解溫度的溫度亦可被使用。然而，該溫度應(yīng)加以選擇使得超過百分之五十的沉積活動為化學(xué)吸收處理。在另一例子中，一高于熱分解溫度的溫度被使用，在該溫度下于每一姍紆物沉積期間的分解量被限制，使得其生場模式將會與一原子層沉積的生長模式相類似。
通過原子層沉積在一處理室中沉積一氮化鉭層的舉例性的處理包括依序地在一介于約100sccm至1000sccm，最好是在約200sccm至約500sccm，的流率下提供伍(二甲醯胺基)鉭(PDMAT)持續(xù)約1.0秒或更少的時間，及在一介于約100sccm至1000sccm，最好是在約200sccm至約500sccm，的流率下提供沖洗氣體持續(xù)約1.0秒或更少的時間。該加熱器溫度最好是在室壓力介于約1.0至約5.0托耳下被保持在約100℃至約300℃之間。此處理每一循環(huán)都提供一厚度介于約0.5埃()至約1.0埃的氮化鉭層。
圖3為一處理系統(tǒng)320的一舉例性實施例的示意剖面圖，該處理系統(tǒng)可被用來通過依據(jù)本發(fā)明的態(tài)樣之原子層沉積來形成一或多層阻障層。當(dāng)然，其它的處理系統(tǒng)亦可被使用。
處理系統(tǒng)320大體上包括一處理室306其耦合至一氣體輸送系統(tǒng)304。該處理室306可以是任何適當(dāng)?shù)奶幚硎?，例如，可從設(shè)在美國加州SantaClara市的Applied Materials公司購得者。舉例性的處理室包括PDSCENTURA蝕刻室，PRODUCER化學(xué)氣相沉積室，及ENDURA物理氣相沉積室，等等。
該氣體輸送系統(tǒng)304大體上控制不同的處理氣體及鈍氣被送至該處理室306時的流率及壓力。被送至該處理室306的處理氣體及其它氣體的數(shù)量及種類大體上系根據(jù)將在與該氣體輸送系統(tǒng)相耦合之該處理室306中實施的處理來加以選擇。雖然為了簡化起見，一單一的氣體輸送回路被示于圖3中的氣體輸送系統(tǒng)304中，但應(yīng)被了解的是，額外的氣體輸送回路亦可被使用。
氣體輸送系統(tǒng)304大體上被耦合在一載運氣體源302與該處理室306之間。該載運氣體源302可以是一本地的或是一遠端的容器或一中央化的設(shè)施來源，其可供應(yīng)載運氣體給整個設(shè)施。該載運氣體源302典型地供應(yīng)一諸如氬，氮，氦或其它鈍態(tài)或非反應(yīng)性氣體的載運氣體。
該氣體輸送系統(tǒng)304典型地包括一流量控制器310其耦合在該載運氣體源302與一處理氣體源罐子300之間。該流量控制器310可以是一比例閥，調(diào)節(jié)閥，針閥，調(diào)節(jié)器，質(zhì)量流控制器或類此者。一種可被使用的流量控制器310為可從設(shè)在美國加州的Monterey市的SierraInstrument公司所購得者。
該來源罐子300典型地被耦合至且位在一第一閥312及一第二閥314之間。在一實施例中，該第一及地二閥312，314被耦合至該來源罐子300且嵌設(shè)有斷開配件(未示出)以便于閥312，314與該來源罐子300一起從該氣體輸送系統(tǒng)304上取下。一第三閥316被設(shè)置在該第二閥314與該處理室306之間，用來防止在該來源罐子300從該氣體輸送系統(tǒng)304上取下時污染物進入到該處理室306中。
第4A及4B圖顯示該來源罐子300的一實施例的剖面圖。該來源罐子300大體上包含一小瓶子或其它具有一外罩420之密封容器，其被設(shè)計來容納先趨物質(zhì)414，一處理氣體(或其它氣體)可經(jīng)由對該先趨物質(zhì)的升華或蒸發(fā)處理而獲得。某些可在該來源罐子300內(nèi)經(jīng)由一升華處理產(chǎn)生處理氣體之固態(tài)的先趨物質(zhì)414包括二氟化氙、羰化鎳，六羰化鎢及伍(二甲醯胺基)鉭(PDMAT)等等。某些可在該來源罐子300內(nèi)經(jīng)由一蒸發(fā)處理產(chǎn)生處理氣體之固態(tài)的先趨物質(zhì)414包括肆(二甲胺基)鈦(TDMAT)，第三丁基亞胺基三(二乙胺基)鉭(TBTDET)，及伍(乙甲胺基)鉭(PEMAT)，等等。該外罩430一般是由對先趨物質(zhì)414及其所產(chǎn)生的氣體為鈍態(tài)的物質(zhì)制成，因此建構(gòu)的材質(zhì)會根據(jù)將被制造的氣體而被改變。
外罩420可具有任何幾何形式。在第4A及4B圖所示的實施例中，外罩420包含一圓筒形的側(cè)壁402及一底部432其被一蓋子404所封閉。該蓋子404可通過焊接，黏合或其它方法被耦合至側(cè)壁402上?；蛘?，介于側(cè)壁402與蓋子404之間的結(jié)合具有設(shè)置在它們之間的一密封件，一O形環(huán)，一墊圈，或類此者，用以防止來自于該來源罐子300的滲漏?；蛘?，側(cè)壁402可包含其它中空的幾何形式，例如，一中空的方形管。
一入口端406及一出口端408被設(shè)置成穿過該來源罐子用以容許氣體流入及流出該來源罐子300。入口及出口端406，408可被設(shè)置成穿過該來源罐子300的蓋子404及/或側(cè)壁402。入口及出口端406，408是可被密封的用以在該來源罐子300從該氣體輸送系統(tǒng)304上被取下期間可讓該來源罐子300的內(nèi)部與周圍的環(huán)境隔離開來。在一實施例中，閥312，314被密封地耦合至入口及出口端406，408用以在來源罐子300從該氣體輸送系統(tǒng)304上被取下以進行先趨物質(zhì)414的補充或來源罐300的更換時(示于圖3中)防止來自來源罐子300的滲漏。匹配的斷開配件436A，436B可被耦合至閥312，314用以便于來源罐子300從該氣體輸送系統(tǒng)304上取下及更換。閥312，314典型地為球閥或其它正密封閥，其可容許來源罐子300從該系統(tǒng)上被有效率地取下，同時可將在填充，運輸，或耦合至該氣體輸送系統(tǒng)304期間來自于該來源罐子300的滲漏減至最小?；蛘?，該來源罐子300可經(jīng)由一補充埠(未示出)，像是一具有設(shè)置在該來源紺子300的蓋子404上的VCR配件的小管子，來進行補充。
該來源罐子300具有一內(nèi)部體積438，其具有一上區(qū)418及一下區(qū)434。該來源罐子300的下區(qū)434至少被填充該先趨物質(zhì)414?；蛘撸灰后w416可被添加至一固體先趨物質(zhì)414中以形成一泥漿412。該先趨物質(zhì)414，液體416，或預(yù)混合的泥漿412可通過將該蓋子404取下或經(jīng)由埠406，408之一者被導(dǎo)入到該來源罐子300中。液體416被加以選擇使得液體為一不會與先趨物質(zhì)414起反應(yīng)，先趨物質(zhì)414不會溶解到該液體中，與先趨物質(zhì)比較起來該液體416具有一可忽視的蒸氣壓力，及固體先趨物414，如六羰基化鎢，的蒸氣壓力對液體416的蒸氣壓力的比大于103。
與液體416混合的先趨物質(zhì)414可被偶爾攪動用以讓在該泥漿412中的先趨物質(zhì)414懸浮在液體416中。在一實施例中，先趨物質(zhì)414及液體416是被一磁性攪拌器440攪動。該磁性攪拌器440包括一設(shè)置在該來源罐子300的底部432底下的磁性馬達442及一磁性片(pill)444其設(shè)置在該來源罐子300的下區(qū)434內(nèi)。該磁性馬達442的操作可將該磁性片444轉(zhuǎn)動于該來源罐子300中，藉以混合泥漿412。該磁性片444應(yīng)具有一外涂層，該外涂層的材質(zhì)為一不會與該先趨物質(zhì)414，該液體416，或來源罐子300起反應(yīng)的物質(zhì)。適合的磁性混合器可在市面上購得。適合的磁性混合器的一個例子為由設(shè)在美國北卡羅萊那州Wilmington市的IKAWorks公司所售之IKAMAREO。或者，該泥漿412可用其它方式來攪動，如用一混合器，一起泡器，或類此者。
該液體416的攪動可導(dǎo)致液體416的液滴被搭乘(entrained)在該運送氣體內(nèi)并被運送朝向該處理室306。為了要防止這些液體416的液滴到達處理室306，一集油槽450可非必要地被耦合至該來源罐子300的出口端408。該集油槽450包括一本體452其包含多個相互穿插的擋板454，它們延伸超過該集油槽本體452的一中心線456且被彎折至少稍微向下朝向該來源罐子300的角度。該等擋板454迫使流向該處理室306的氣體流過環(huán)繞在擋板454周圍之婉蜒的路徑。擋板454的表面積提供一曝露在該流動的氣體下之大的表面積，使得搭載在該氣體中之油滴可黏附在此大的表面積上。擋板454之向下的角度可讓累積在該集油槽中的任何油滴向下流動并流回到該來源罐子300中。
該來源罐子300包括至少一擋板410，其被設(shè)置在該來源罐子300的上區(qū)418內(nèi)。擋板410被設(shè)置在該入口端406與出口端408之間，其可產(chǎn)生一伸展的平均流路徑，藉以防止來自該入口端406的載運氣體直接流至該出口端408。這具有增加該載運氣體在該來源罐子300中的平均停留時間及提高該載運氣體所載運之心趨物氣體被升華或被蒸發(fā)的品質(zhì)的效果。此外，該等擋板410將載運氣體引導(dǎo)通過設(shè)置在該來源罐子300中之該先趨物質(zhì)414的整個曝露出來的表面，確?？芍貜?fù)的氣體產(chǎn)生特征及該先趨物質(zhì)414的有效消耗。
撢板410的數(shù)量，間隔及形狀可被選擇，用以將該來源罐子300調(diào)整成可最佳地產(chǎn)生先趨物氣體。例如，一較多數(shù)量的擋板410可被選取，用以施加較高的載運氣體速度于該先趨物質(zhì)414上，或擋板410的形狀可被建構(gòu)成能夠控制先趨物質(zhì)414的消耗，以更有效率地使用先趨物質(zhì)。
擋板410可被裝制在側(cè)壁402或蓋子404上，或擋板410可以是一預(yù)先制造的插入件，其被設(shè)計成可嵌設(shè)到該來源罐子300被。在一實施例中，被設(shè)置在來源罐子300內(nèi)的擋板410包含五個矩形的板子，其是用與側(cè)壁402相同的材質(zhì)制造的。參照圖4B，擋板410被焊接或用其它方式被固定到該側(cè)壁402上且彼此平行。擋板410被相互交插地固定至該來源罐子300的相反側(cè)上，藉以產(chǎn)生一蜿蜒的平均流路徑。又，當(dāng)蓋子404被放在側(cè)壁402上時，擋板410系位在蓋子404上的入口端406與出口端408之間且被設(shè)置成在擋板410與蓋子404之間沒有空氣空間。擋板410額外地延伸至少部分地進入到來源罐子300的下區(qū)434中，因而界定一延伸的平均流路徑，供載運氣體流經(jīng)該上區(qū)418。
非必要地，一出口管子422可以被設(shè)置在該來源罐子300的內(nèi)部空間438中。管子422的第一端424被耦合至該來源罐子300的入口端406且在其第二端426處終止于該來源罐子300的上區(qū)418中。管子422將載運氣體注入到該來源罐子300的上區(qū)418中靠近該先趨物質(zhì)414或該泥漿412的位置處。
先趨物質(zhì)414在一預(yù)定的溫度及壓力下產(chǎn)生一先趨物氣體。從先趨物質(zhì)414的蒸發(fā)或升華的氣體在該來源罐子300的上區(qū)418累積且被一從該入口端406進入且從出口端408離開的一鈍態(tài)載運氣體掃出去并被載運至該處理室306。在一實施例中，先趨物質(zhì)414被一設(shè)置在靠近側(cè)壁402處的一電阻式加熱器430加熱至一預(yù)定的溫度?；蛘撸融呂镔|(zhì)414可用其它的方式加熱，像是通過設(shè)置在該來源罐子300的上區(qū)418或下區(qū)434中的匣式加熱器(未示出)，或通過用一放在該載運氣體入口端406的上游的一加熱器(未示出)來預(yù)熱該載運氣體。最了要讓在該泥漿412上的均勻熱分布最大化，液體416及擋板410應(yīng)是良好的熱導(dǎo)體。
依據(jù)本發(fā)明的另一實施例，多個具有高導(dǎo)熱性之固體珠子或顆粒810，像是氮化鋁或氮化硼，可被用來取代液體416，如圖8所示。與液體416比較起來，這些固體顆粒810可被用來將更多的熱從罐子800的側(cè)壁傳遞至先趨物質(zhì)414。該等固體的顆粒810具有與液體416相同的特性，即，它們對先趨物質(zhì)414是沒有反應(yīng)性的，是不可溶解的，與先趨物質(zhì)比較起來，具有一可被忽略的蒸氣壓力。因此，該等固體顆粒810被作成可有效率地將熱傳從罐子800遞至罐子800的中央部分，藉以導(dǎo)致在升華或蒸發(fā)期間利用到更多的先趨物質(zhì)。該等固體的顆粒810亦可在被沉積到該罐子800內(nèi)之前被去氣及清洗用以除污染物，水蒸氣及類此者。
在一舉例性的操作模式中，該來源罐子300的下區(qū)434至少部分地被填充六羰基化鎢與該擴散幫浦油的一混合物，用以形成該泥漿412。泥漿412被保持在約5托耳的壓力且被一位在靠近該來源罐子300的一電阻式加熱器430加熱至范圍在約40℃至約50℃的溫度。以氬氣形式存在的載運氣體在約400sccm的流率下經(jīng)由該入口端406流入到該上區(qū)418。氬氣在經(jīng)由出口端408離開該來源罐子300之前系流動在由通過該等擋板410之該彎曲的路徑所界定的一延伸的平均流路徑中，且有利地增長氬氣在該來源罐子300的上區(qū)418中的平均停留時間。在該來源罐子300中的此增加的停留時間可有利地提高該被升華的六羰基化鎢蒸氣在該來源罐子300內(nèi)的飽和程度。又，該通過諸擋板410的彎曲路徑有利地讓該先趨物質(zhì)414之所有外露的表面積都曝露在該載運氣體流中，使得該先趨物質(zhì)414可被均勻地消耗及先趨物氣體可被均勻地產(chǎn)生。
圖7顯示加熱先趨物質(zhì)414的另一實施例。詳言之，圖7顯示一被一罐子加熱器730所包圍的罐子700的剖面圖，該加熱器被建構(gòu)成可可在該罐子700的一下區(qū)434與該罐子700的一上區(qū)418之間產(chǎn)生一溫度梯度，其中該下區(qū)434為最冷的區(qū)域，而該上區(qū)418則是最熱的區(qū)域。該溫度梯度的范圍是在約5℃至約15℃之間。因為固體先趨物傾向于在該罐子700的最冷的區(qū)域處累積或凝結(jié)，所以罐子加熱器730被建構(gòu)成可確保固體的先趨物質(zhì)414將會在罐子700的下區(qū)434處累積，藉以提高該固體先區(qū)物質(zhì)414會在何術(shù)凝結(jié)的可預(yù)期性及固體的先趨物質(zhì)414的溫度的可預(yù)期性。該罐子加熱器730包括一設(shè)置在該罐子加熱器730內(nèi)部的加熱元件750，使得包括該上區(qū)428與下區(qū)434在內(nèi)的整個罐子700被該罐子加熱器730所加熱?？拷蠀^(qū)418的加熱元件750可被建構(gòu)成能夠產(chǎn)生比靠近下區(qū)434的加熱元件750更多的熱，藉以讓該罐子加熱器730可在該下區(qū)434與該上區(qū)418之間產(chǎn)生該溫度梯度。在一實施例中，該加熱元件750被建構(gòu)成可讓在上區(qū)418的溫度為比在下區(qū)434的溫度高約5℃至約15℃。在另一實施例中，該加熱元件750被建構(gòu)成可讓在上區(qū)418的溫度為約70℃，在下區(qū)434的溫度約為60℃且在罐子700的側(cè)壁上的溫度約為65℃。該加熱元件750的功率在208VAC輸入下為約600W。
該罐子加熱器730亦可包括一位在該罐子加熱器730的底部上的冷卻板720，用來進一步確保該罐子700的最冷區(qū)域為下區(qū)434，及藉以確保固體先趨物質(zhì)414在下區(qū)434凝結(jié)。該冷卻板720的形狀亦可以是環(huán)狀。又，閥312，314，集油槽450，入口端406及出口端408可用一電阻式加熱帶來加熱。因為上區(qū)418被建構(gòu)成具有一比下區(qū)434高的溫度，所以擋板410可被用來將熱從上區(qū)418傳遞到下區(qū)434，藉以讓該罐子加熱器730能夠保持所想要的溫度梯度。
圖9顯示多個從該罐子700的底部432延伸至上區(qū)418的筒倉910的剖面圖。圖10顯示多個從該罐子700的底部432延伸至上區(qū)418的筒倉910的頂視圖。筒倉910被建構(gòu)成可降低在該先趨物質(zhì)414中的溫度梯度，藉以將該先趨物質(zhì)414內(nèi)部的溫度保持大致均勻。筒倉910可從該底部432延伸至該先趨物質(zhì)414及液體416的上表面的上方一點處。筒倉910可以是柱件或鰭片的形式。筒倉910是由一導(dǎo)熱材質(zhì)制成的，如不銹鋼，鋁及類此者。
圖9進一步顯示一設(shè)在該來源罐子700的內(nèi)部空間438內(nèi)的入口管子422。管子422的第一端424被耦合至該來源罐子700的入口端406且在其第二端426處終止于該來源罐子700的上區(qū)418中。管子422將載運氣體注入到該來源罐子700的上區(qū)418中的靠近該先趨物質(zhì)414或該泥漿412的位置處。該第二端426進一步被設(shè)計成將氣體流導(dǎo)向側(cè)壁402，藉以防止一直接(線性的或直線的)氣體流通過罐子700的埠406與408之間，產(chǎn)生一延伸的平均流路徑徑。
圖5顯示一用來產(chǎn)生一處理氣體的罐子500的另一實施例的剖面圖。該罐子500包括一側(cè)壁402，一蓋子404及一底部432，它們?nèi)鲆粌?nèi)部空間428。蓋子404或側(cè)壁402中的至少一者包含一入口端406及一出口端408用來讓氣體進入及離開。該罐子500的內(nèi)部空間438被分割成上區(qū)418及下區(qū)434。先趨物質(zhì)414至少部分地填充該下區(qū)434。該先驅(qū)物質(zhì)414可以是固體，液體或泥漿，且被設(shè)計成可通過升華及/或蒸發(fā)來產(chǎn)生處理氣體。
一管子502被設(shè)置在該罐子500的內(nèi)部空間438中且被設(shè)計成將該罐子500內(nèi)的一氣流導(dǎo)引離開該先趨物質(zhì)414，用以有利地防止流出該管子502的氣體直接撞擊到該先驅(qū)物質(zhì)414并造成顆粒變成空氣傳播(airborne)且被載運通過該出口端408并進入到該處理室306中。該管子502在其第一端504處被耦合至該入口端406。管子502從第一端504延伸至一第二端526A，其被放置在該上區(qū)418內(nèi)的高于該先趨物質(zhì)414上方的位置。該第二端526A被設(shè)計成可將該氣體流朝向側(cè)壁402導(dǎo)引，因而防止一直接(線性的或直線的)氣體流通過罐子500的埠406與408之間，產(chǎn)生一延伸的平均流路徑徑。
在一實施例中，該管子502的第二端526A的出口506被相對于該罐子500的一中心軸508定向在一介于15度至約90度的角度上。在另一實施例中，管子502具有一”J”型的第二端526B其將離開該出口506的氣體流朝向該罐子500的蓋子404導(dǎo)引。在另一實施例中，該管子502具有一加了帽蓋的第二端526C其具有一插塞或帽蓋510其將該管子502關(guān)閉起來。該加了帽蓋的第二端526C具有至少一開孔528形成在該管子502靠近該帽蓋510的一側(cè)上。離開該開孔528的氣體典型地被導(dǎo)引與該中心軸508正交且遠離設(shè)置在該罐子500的下區(qū)434中的先趨物質(zhì)414。非必要地，至少一上文所述的擋板410(以虛線示出)可被設(shè)置在該罐子500內(nèi)且與上述實施例的管子502并排被使用。
在一舉例性的操作中，該罐子500的下區(qū)434至少部分地被填充了六羰基化鎢與擴散幫浦油的混合物用以形成泥漿412。泥漿412被保持在約5托耳的壓力且被一位在靠近該罐子500的一電阻式加熱器430加熱至范圍在約40℃至約50℃的溫度。以氬氣形式存在的載運氣體在約200sccm的流率下經(jīng)由該入口端406及管子502流入到該上區(qū)418。該管子502的第二端526A將該載運氣體流導(dǎo)引至一遠離該出口端408之延伸的平均流路徑中，且有利地增長氬氣在該罐子500的上區(qū)418中的平均停留時間并防止載運氣體流接朝向該先趨物質(zhì)414用以將顆粒的產(chǎn)生減到最少。在該罐子500中的此增加的停留時間可有利地提高該被升華的六羰基化鎢蒸氣在該罐子500內(nèi)的飽和程度，同時降低顆粒產(chǎn)生以改善產(chǎn)品良率并降低下游的污染。
圖6顯示一用來產(chǎn)生一處理氣體的罐子600的另一實施例的剖面圖。該罐子600包括一側(cè)壁402，一蓋子404及一底部432，它們?nèi)鲆粌?nèi)部空間428。蓋子404或側(cè)壁402中的至少一者包含一入口端406及一出口端408用來讓氣體進入及離開。入口端及出口端406，408被耦合至嵌設(shè)有匹配的斷開配件436A，436B的閥312，314，用以方便罐子600從該氣體輸送系統(tǒng)304上取下。非必要地，一集油槽450被耦合在該出口端408與該閥314之間，用以補捉出現(xiàn)在流到該處理室306的氣體中之任何油粒子。
該罐子600的內(nèi)部空間438被分割成上區(qū)418及下區(qū)434。先趨物質(zhì)414及一液體416至少部分地填充該下區(qū)434。一管子602被設(shè)置在該罐子600的內(nèi)部空間438中且被設(shè)計成可將該罐子600內(nèi)的一第一氣體流F1導(dǎo)引離開該先趨物質(zhì)與液體混合物，并導(dǎo)引一第二氣體流F2通過該混合物。氣體流F1比氣體流F2要大許多。氣體流F2被建構(gòu)成如一起泡器般作用，其大到足以攪動該先趨物質(zhì)與液體混合物，但不足以造成先趨物質(zhì)414或液體416的顆?；蛞旱巫兂煽諝鈧鞑ァＲ虼?，此實施例有利地攪動該先趨物質(zhì)與液體混合物，同時將導(dǎo)因于流出該管子502的氣體直接撞擊到該先驅(qū)物質(zhì)414造成顆粒變成空氣傳播(airborne)且被載運通過該出口端408并進入到該處理室306中減至最少。
管子602在其第一端604處被耦合至該入口端406。管子602從第一端604延伸至一第二端606，其位在該罐子600的下區(qū)434內(nèi)的該先趨物質(zhì)與液體混合物中。該管子602具有一開孔608其被設(shè)置在該罐子600的上區(qū)418中且將該第一氣體流F1朝向該罐子600的一側(cè)壁402導(dǎo)引。該管子602具有一束縮部610其被設(shè)置在該罐子600的上區(qū)418中之位在該開孔608底下的地方。該束縮部610用來減少第一氣體流F2流向該管子602的第二端606及進入到泥漿412中。通過調(diào)整該束縮量，第一及第二氣體流F1，F(xiàn)2的相對流率就可以被調(diào)節(jié)。此調(diào)節(jié)至少有兩個目的。第一個，該第二氣體流F2可被最小化用以提供剛好足夠的攪動來保持該先趨物質(zhì)414在該液體416中的懸浮或混合，同時將顆粒的產(chǎn)生及該處理室306的潛在污染減到最少。第二，該第一氣體流F1可被調(diào)節(jié)用以保持必要的總流體體積，用以提供被需要之從該先趨物質(zhì)414被升華的及/或被蒸發(fā)的數(shù)量至該處理室306。
非必要地，至少一上述的擋板410可被設(shè)置在該罐子600中且與上述實施例的管子602并排被使用。
雖然以上所述系有關(guān)于本發(fā)明的較佳實施例，但本發(fā)明之其它及進一步的實施例亦可在不偏離本發(fā)明的基本范圍下被完成，而本發(fā)明的范圍是由下面的申請專利范圍來界定的。
權(quán)利要求
1.一種填充在一基材上的一或多個特征結(jié)構(gòu)的方法，其至少包含沉積一阻障層于該基材上，該阻障層是由雜質(zhì)含量在5ppm以下的純化的伍(二甲醯胺基)鉭所制成；沉積一種晶層于該阻障層之上；及沉積一導(dǎo)電層于該種晶層之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，更包含將伍(二甲醯胺基)鉭升華，移除至少一部分的鉭氧醯胺化物(tantalum oxo amides)并形成純化的伍(二甲醯胺基)鉭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該導(dǎo)電層包含銅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該阻障層是藉由原子層沉積來形成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該雜質(zhì)是選自于由氯、鋰、鐵、氟、溴、碘及其之組合所構(gòu)成的組群。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，從純化的伍(二甲醯胺基)鉭沉積一阻障層所得到的一導(dǎo)電層其具有的瑕疵比從一未純化的伍(二甲醯胺基)鉭沉積一阻障層所得到的導(dǎo)電層的瑕疵要來得少。
7.一種沉積一氮化鉭阻障層于一基材上的方法，其至少包含將一純化的伍(二甲醯胺基)鉭引入到被放置有一基材的處理室中，用以形成一含鉭層于該基材上，該純化的伍(二甲醯胺基)鉭的雜質(zhì)含量在5ppm以下；及將一含氮化合物引入到該處理室中，用以形成一含氮層于該基材上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該基材之溫度介于約20℃至約500℃之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該處理室的壓力約為100托耳(torr)或更小。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該雜質(zhì)是選自于由氯、鋰、鐵、氟、溴、碘及其之組合所構(gòu)成的組群。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該含氮化合物包含氨氣。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該含氮化合物系選自于由氨、、二甲基、第三丁基、苯基、其之衍生物，及其之組合所構(gòu)成的組群。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該阻障層是藉由原子層沉積來形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該基材的溫度被選定為可讓超過50％的阻障層沉積是由化學(xué)吸收作用來達成的溫度。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該純化的伍(二甲醯胺基)鉭在被引入到該處理室之前系先被升華。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，其更包含在形成該含鉭層于該基材上時，去除至少一部分的伍(二甲醯胺基)鉭。
17.一種純化的伍(二甲醯胺基)鉭，其雜質(zhì)含量在5ppm以下。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的純化的伍(二甲醯胺基)鉭，其特征在于，該雜質(zhì)是選自于由鉭氧基醯胺化物、氯、鋰、鐵、氟、溴、碘及其之組合所構(gòu)成的組群。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的純化的伍(二甲醯胺基)鉭，其特征在于，該純化的伍(二甲醯胺基)鉭系被升華以降低鉭氧基醯胺化物的濃度。
20.一種用來產(chǎn)生一可用于半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的先趨物的設(shè)備，其至少包含一罐子，其具有一側(cè)壁、一頂部及一底部，其中該罐子界定出一具有一上區(qū)及一下區(qū)的內(nèi)部空間；及一包圍該罐子的加熱器，其中該加熱器在該上區(qū)與下區(qū)之間產(chǎn)生一溫度梯度。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，該溫度梯度的范圍是介于約5℃至15℃間。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，該下區(qū)具有一比上區(qū)低的溫度。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于，該下區(qū)具有一比上區(qū)的溫度低約5℃至15℃的溫度。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，該加熱器被設(shè)置在靠近該罐子的側(cè)壁處。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，該加熱器被設(shè)置在該罐子的外部的周圍。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其特征在于，設(shè)置在該罐子的外部周圍的該加熱器被建構(gòu)成可在該罐子的上區(qū)產(chǎn)生較多的熱。
27.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，其更包含一冷卻板，其被設(shè)置在靠近該罐子的底部處。
28.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，該罐子包含一熱傳遞媒體，其將該上區(qū)連接至該下區(qū)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其特征在于，該熱傳遞碚體為至少一從該頂部延伸至該下區(qū)的擋板。
30.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，其更包含至少一筒倉，其從該罐子的底部延伸至該上區(qū)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其特征在于，該至少一筒倉是一郵箱及一鰭片中的至少一者。
32.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，其更包含一先趨物質(zhì)，其至少部分地填充該罐子的下區(qū)；及復(fù)數(shù)個與該先趨物質(zhì)相混合之固體顆粒，其中該等固體顆粒是不會于該先趨物質(zhì)起反應(yīng)，且具有一相對于該先趨物質(zhì)而言可被忽略的蒸氣壓力，且不會溶解在該先趨物質(zhì)中，且被建構(gòu)成可將熱從側(cè)壁傳遞至該罐子。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其特征在于，其更包含一先趨物質(zhì)，其至少部分地填充該罐子的下區(qū)；及至少一筒倉，其從該罐子的底部延伸至該上區(qū)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其特征在于，該至少一筒倉被建構(gòu)成可降低在該先趨物質(zhì)中的溫度梯度。
35.一種用來產(chǎn)生一可用于半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的先趨物的設(shè)備，其至少包含一罐子，其界定出一具有一上區(qū)及一下區(qū)的內(nèi)部空間；一先趨物質(zhì)，其至少部分地填充該罐子的下區(qū)；及一氣流入口管，其被設(shè)必成可在一遠離該先趨物質(zhì)的方向上將一載運氣體注入該罐子中。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的設(shè)備，其特征在于，該氣流入口管被設(shè)計成可產(chǎn)生一進入到該罐子上區(qū)中的氣體流。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其特征在于，該線性氣流被設(shè)計成可在該罐子的上區(qū)中產(chǎn)生一提高的氣體飽和程度。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的設(shè)備，其特征在于，該氣流入口管從該罐子的上區(qū)延伸至該罐子的下區(qū)。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其特征在于，該氣流入口管被設(shè)計成可提供一第一氣體流進入到該罐子的上區(qū)中。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其特征在于，該氣流入口管被設(shè)計成可提供一第二氣體流進入到該罐子的下區(qū)中。
41.根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其特征在于，該氣流入口管包含一束縮部。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的設(shè)備，其特征在于，該氣流入口管包含至少一開口位在該束縮部之前的位置。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的設(shè)備，其特征在于，該開口被設(shè)計成可提供一氣體流進入到該罐子的上區(qū)中。
44.根據(jù)權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其特征在于，流到該下區(qū)中的第二氣體流被設(shè)計成可保持該先趨物質(zhì)的懸浮。
45.根據(jù)權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其特征在于，該第二氣體流被設(shè)計成可保持一整體的氣流體積。
全文摘要
本發(fā)明的實施例系有關(guān)于一種用來產(chǎn)生一用于半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中之先趨物的設(shè)備。該設(shè)備包括一罐子其具有一側(cè)壁，一頂部及一底部。該罐子界定出一具有一上區(qū)及一下區(qū)的內(nèi)部空間。該設(shè)備進一步包括一圍繞在該罐子周圍的加熱器。該加熱器在該上區(qū)與下區(qū)之間產(chǎn)生一溫度梯度。
文檔編號C23C16/448GK1795290SQ200480014710
公開日2006年6月28日 申請日期2004年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月27日
發(fā)明者陳嶺, 古文忠, 仲華, 克里斯托夫·馬爾卡達爾, 塞斯哈德瑞·甘古利, 耶納·林, 吳典曄, 艾倫·烏耶, 張鎂 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司