CN100401474C - 高密度等离子化学气相沉积方法及改善膜厚均匀性的方法 - Google Patents
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Abstract
一种高密度等离子化学气相沉积方法，此沉积方法是先于晶片上进行第一沉积步骤；然后，将晶片旋转一角度；接着，进行第二沉积步骤，以完成薄膜的沉积。特别是，由上述方法所沉积的薄膜具有均匀的膜厚。
Description
技术领域
本发明是有关于一种半导体方法，且特别是有关于一种高密度等离子化学气相沉积方法及改善膜厚均匀性的方法。
背景技术
在半导体方法中，化学气相沉积方法(Chemical Vapor Deposition，CVD)是一种常用来形成薄膜的技术，其可以分为常压化学气相沉积方法(Atmospheric CVD，AP-CVD)、低压化学气相沉积方法(Low PressureCVD，LP-CVD)、等离子化学气相沉积方法(Plasma Enhanced CVD，PE-CVD)与高密度等离子化学气相沉积方法(High Density Plasma CVD，HDP-CVD)等。其中，利用高密度等离子化学气相沉积方法所沉积的薄膜在致密度、阻隔水份与平坦化的特性方面均优于利用其他的化学气相沉积方法所沉积的薄膜。而且，随着半导体方法技术的精进，元件尺寸愈来愈小，高密度等离子化学气相沉积方法由于具备比其他的化学气相沉积方法更好的填充间隙(Gap Fill)的能力，因此已成为近代次微米(Sub-Micro)半导体方法中重要的方法技术之一。
高密度等离子化学气相沉积方法是于反应室中的沉积机台上进行，在薄膜沉积的过程中，反应所需的反应气体会由反应气体输出孔输出，并扩散至晶片表面反应，以于晶片表面形成薄膜。举例来说，Novellus沉积机台是具有8个反应气体输出孔，且这些反应气体输出孔是以等间隔的方式配置在晶片的四周，在薄膜沉积的过程中，反应所需的反应气体会由这8个反应气体输出孔逐渐扩散至晶片表面反应，而于晶片表面形成薄膜。
然而，利用上述Novellus沉积机台所形成的薄膜，在邻近反应气体输出孔处，即晶片边缘处，会有膜厚均匀性不佳问题，而使薄膜于晶片边缘处形成如图1所示的波浪状。形成上述波浪状的原因是由于从这些反应气体输出孔输出的反应气体，无法均匀地扩散至晶片表面，即晶片不同区域会有流量大小不一的反应气体。因此，在反应气体输出孔的出口延伸方向会生成膜厚较薄的薄膜(如图1标号100所示处)，而在延伸方向以外的其他区域则会形成较厚的膜厚(如图1标号102所示处)。而且，上述的波浪状的问题在邻近反应气体输出孔处的晶片边缘处特别严重，而使形成于晶片边缘处的薄膜表面产生波浪状，如此会使得该处的膜厚均匀性不佳，从而影响薄膜本身的特性。
发明内容
有监于此，本发明的目的就是在提供一种高密度等离子化学气相沉积方法，以解决所形成的薄膜在晶片边缘处所产生的膜厚不均匀的问题。
本发明的又一目的是提供另一种高密度等离子化学气相沉积方法，以解决所形成的薄膜在晶片边缘处所产生的膜厚不均匀的问题。
本发明的再一目的是提供一种改善薄膜的膜厚均匀性的方法，以解决所形成的薄膜在晶片边缘处所产生的膜厚不均匀的问题。
本发明提出一种高密度等离子化学气相沉积方法，其特征在于，包括：
于一晶片上进行一第一沉积步骤；
将该晶片旋转一角度；以及
进行一第二沉积步骤，以完成一薄膜的沉积，且所沉积的该薄膜具有均匀的膜厚；
其中用于沉积该薄膜的一沉积机台具有n个反应气体输出孔，这些反应气体输出孔等间隔配置在该晶片的四周，且该第一沉积步骤与该第二沉积步骤是总共经历一时间间隔，而且在经历1/m的该时间间隔时，该晶片所旋转的该角度为360/(m×n)度，且该m与该n为正整数。
其中在1/2的该时间间隔时，将该晶片旋转该角度。
其中该沉积机台具有8个反应气体输出孔，且该角度为22.5度。
其中该第一沉积步骤与该第二沉积步骤为一次沉积循环，该沉积方法还包括重复进行一次以上的该沉积循环以形成该薄膜。
其中在1/2的该时间间隔时，将该晶片旋转该角度。
其中该沉积机台具有8个反应气体输出孔，且该角度为22.5度。
本发明一种改善薄膜的膜厚均匀性的方法，适用于一化学气相沉积方法，其特征在于，该方法是在于一晶片上沉积一薄膜的过程中，将该晶片旋转一角度，而使最终沉积于该晶片上的该薄膜具有均匀的膜厚，其中用于沉积该薄膜的一沉积机台具有n个反应气体输出孔，这些反应气体输出孔等间隔配置在该晶片的四周，且沉积该薄膜的过程是总共经历一时间间隔，而且在经历1/m的该时间间隔时，该晶片所旋转的该角度为360/(m×n)度，且该m与该n为正整数。
其中在1/2的该时间间隔时，将该晶片旋转该角度。
其中该沉积机台具有8个反应气体输出孔，且该角度为22.5度。
其中该化学气相沉积方法包括一高密度等离子化学气相沉积方法。
由于本发明在进行薄膜沉积方法的过程中，是将晶片旋转一角度，因此可在原本膜厚较薄的薄膜上形成另一层厚度较厚的膜层，而在原本膜厚较厚的薄膜上形成另一层厚度较薄的膜层，如此可以使得最终所沉积的薄膜具有均匀的膜厚。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下，其中：
图1是已知的一种晶片上的薄膜其膜厚分布的上视示意图。
图2是依照本发明的一较佳实施例的一种高密度等离子化学气相沉积方法的流程图。
实施方式
本发明所提出的改善薄膜的膜厚均匀性的方法，是适用于化学气相沉积方法，此方法是在于晶片上沉积薄膜的过程中，将此晶片旋转一角度，而伎最终沉积于晶片上的薄膜具有均匀的膜厚。其中，晶片所旋转的角度例如是由配置于晶片四周的反应气体输出孔的数目来决定，而旋转晶片的时间点例如是1/m的整个沉积方法所需的时间的时间点，其中m为正整数。举例来说，若沉积一薄膜总共需经历一时间间隔(t)，则当沉积方法进行至一半的时间间隔时(t/2)，需先将晶片旋转360/2n度(n为反应气体输出孔的数目，且为正整数)后，再继续进行后续的沉积。如此一来，一开始因反应气体输出孔所输出的气体其扩散不均匀而使所沉积的薄膜其厚度较薄处，当晶片经过适度地旋转的后而再次进行沉积时，会于该处形成另一层厚度较厚的膜层。而在原本膜厚较厚的薄膜上则会形成另一层厚度较薄的膜层，因此可以使得最终所沉积的薄膜具有均匀的膜厚。
以下是以高密度等离子化学气相沉积方法说明上述的改善薄膜的膜厚均匀性的方法的应用，然非用以限定此方法的应用的范畴。
本发明的高密度等离子化学气相沉积方法是于高密度等离子化学气相沉积反应室中的沉积机台上进行，其中沉积机台例如是具有8个反应气体输出孔的Novellus沉积机台，且这些反应气体输出孔是以等间隔的方式配置于晶片四周。以下是以图2的高密度等离子化学气相沉积方法的流程图来说明本发明。
请参照图2，本发明的高密度等离子化学气相沉积方法是先于晶片上进行第一沉积步骤，以于晶片上形成部分的材料层(步骤200)。其中，材料层的材质包括介电材料，其例如是氧化硅。
然后，将晶片旋转一角度(步骤202)。其中，晶片所旋转的角度例如是由配置于晶片四周的反应气体输出孔的数目来决定，而旋转晶片的时间点例如是1/m的整个沉积方法所需的时间的时间点，其中m为正整数。举例来说，若完成整个材料层沉积总共需经历一时间间隔t，则当沉积方法进行至1/m的时间间隔(t/m)时，是先将晶片旋转360/(mXn)度后，再继续进行后续的沉积。其中n为反应气体输出孔的数目，且n为正整数，而m亦为正整数。以本实施例为例，Novellus沉积机台具有8个反应气体输出孔，则当沉积方法进行至一半的时间间隔(t/2)时，是将晶片旋转22.5度。
接着，进行第二沉积步骤，以于已形成的材料层上再次沉积材料层，而完成材料层的沉积(步骤204)。特别是，在先前步骤200中，因反应气体输出孔所输出的气体其扩散不均匀而使所沉积的材料层其厚度较薄处，当晶片经过适度地旋转(步骤202)之后而再次进行沉积(步骤204)时，会于该处形成另一层厚度较厚的材料层。同样地，因反应气体输出孔所输出的气体其扩散不均匀而使所沉积的材料层其厚度较厚处，当晶片经过适度地旋转(步骤202)之后而再次进行沉积(步骤204)时，会于该处形成另一层厚度较薄的材料层。如此可以解决已知的膜厚不均匀的问题。
此外，在一较佳实施例中，若将步骤200、步骤204视为一次沉积循环，且此材料层亦可由进行一次以上的沉积循环而形成的。换言之，在材料层的沉积过程中，会进行多次晶片旋转的步骤(步骤202)，而使最终所沉积的薄膜同样具有均匀的膜厚。
由于本发明在进行薄膜沉积方法的过程中，是将晶片旋转一角度，因此可在原本膜厚较薄的薄膜上形成另一层厚度较厚的膜层，而在原本膜厚较厚的薄膜上形成另一层厚度较薄的膜层，如此可以使得最终所沉积的薄膜具有均匀的膜厚。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定的为准。
Claims (10)
1.一种高密度等离子化学气相沉积方法，其特征在于，包括：
于一晶片上进行一第一沉积步骤；
将该晶片旋转一角度；以及
进行一第二沉积步骤，以完成一薄膜的沉积，且所沉积的该薄膜具有均匀的膜厚；
其中用于沉积该薄膜的一沉积机台具有n个反应气体输出孔，这些反应气体输出孔等间隔配置在该晶片的四周，且该第一沉积步骤与该第二沉积步骤是总共经历一时间间隔，而且在经历1/m的该时间间隔时，该晶片所旋转的该角度为360/(m×n)度，且该m与该n为正整数。
2.如权利要求1所述的高密度等离子化学气相沉积方法，其特征在于，其中在1/2的该时间间隔时，将该晶片旋转该角度。
3.如权利要求2所述的高密度等离子化学气相沉积方法，其特征在于，其中该沉积机台具有8个反应气体输出孔，且该角度为22.5度。
4.如权利要求1所述的高密度等离子化学气相沉积方法，其特征在于，其中该第一沉积步骤与该第二沉积步骤为一次沉积循环，该沉积方法还包括重复进行一次以上的该沉积循环以形成该薄膜。
5.如权利要求4所述的高密度等离子化学气相沉积方法，其特征在于，其中在1/2的该时间间隔时，将该晶片旋转该角度。
6.如权利要求5所述的高密度等离子化学气相沉积方法，其特征在于，其中该沉积机台具有8个反应气体输出孔，且该角度为22.5度。
7.一种改善薄膜的膜厚均匀性的方法，适用于一化学气相沉积方法，其特征在于，该方法是在于一晶片上沉积一薄膜的过程中，将该晶片旋转一角度，而使最终沉积于该晶片上的该薄膜具有均匀的膜厚，其中用于沉积该薄膜的一沉积机台具有n个反应气体输出孔，这些反应气体输出孔等间隔配置在该晶片的四周，且沉积该薄膜的过程是总共经历一时间间隔，而且在经历1/m的该时间间隔时，该晶片所旋转的该角度为360/(m×n)度，且该m与该n为正整数。
8.如权利要求7所述的改善薄膜的膜厚均匀性的方法，其特征在于，其中在1/2的该时间间隔时，将该晶片旋转该角度。
9.如权利要求8所述的改善薄膜的膜厚均匀性的方法，其特征在于，其中该沉积机台具有8个反应气体输出孔，且该角度为22.5度。
10.如权利要求7所述的改善薄膜的膜厚均匀性的方法，其特征在于，其中该化学气相沉积方法包括一高密度等离子化学气相沉积方法。
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