專利名稱：低溫聚硅tft用的多層高質(zhì)量柵介電層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明之實施例有關(guān)于一種使用等離子處理系統(tǒng)以制作電子組件之 設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
在制作平面面板顯示器(FPD)、薄膜晶體管(TFT)與液晶單元時，通過 沉積與移除在玻璃基板上的多層導(dǎo)電材料、半導(dǎo)體材料與介電材料而形成 金屬內(nèi)聯(lián)機與其它特征。所形成之各種特征整合于一個系統(tǒng)中而產(chǎn)生如主 動矩陣式顯示屏幕，在其中顯示狀態(tài)在FPD上之每一個像素中產(chǎn)生。用 以生產(chǎn)FPD之制造工藝技術(shù)包含等離子增強型化學(xué)氣相沉積(PECVD)、物 理氣相沉積(PVD)、蝕刻等。等離子處理技術(shù)特別適合生產(chǎn)平面面板顯示 器，因為該技術(shù)在沉積薄膜過程中需要相對較低的制造工藝溫度且可產(chǎn)出 良好的薄膜質(zhì)量。
用于TFT顯示器制作的常用FPD組件是低溫多晶硅(LTPS)TFT組件， 如圖1所示之已有技術(shù)。LTPSTFT組件為形成在光學(xué)透明基板1上具有 源極區(qū)9A、通道區(qū)9B與漏極區(qū)9C的MOS組件。源極區(qū)9A、通道區(qū)9B 與漏極區(qū)9C 一般形成在最初沉積之非晶硅(a-Si)層上，此層稍后被退火以 形成多晶硅層(p-Si)。源極、漏極與通道區(qū)之形成通過圖案化位于光學(xué)透 明基板1上的區(qū)域以及離子摻雜最初沉積之a(chǎn)-Si層所形成，此a-Si層隨后 會進行退火以形成多晶硅層。接著沉積柵極介電層4在p-Si層的頂部以將 柵極5從通道、源極及漏極區(qū)中隔離開來。柵極5形成于柵極介電層4之 頂部。由于柵極介電層4通常由二氧化硅(Si02)層所制成，因此亦被稱為 柵極氧化層。隨后制作絕緣層6與組件聯(lián)機通過絕緣層以允許對TFT組件 進行控制。p-Si TFT組件之效能表現(xiàn)是由形成MOS結(jié)構(gòu)之沉積薄膜的質(zhì)量決定 的。MOS組件之主要效能表現(xiàn)因素在于p-Si通道層膜、柵極介電層膜與 p-Si/柵極介電層界面之品質(zhì)。近來，p-Si通道層的質(zhì)量頗受關(guān)注，但是卻 忽略了生產(chǎn)高質(zhì)量之柵極介電層與p-Si/柵極界面的重要。柵極介電層4 對TFT組件的電性表現(xiàn)是關(guān)鍵因素。特別是，為了制作具有所需電性表現(xiàn) 與高崩潰電壓(VB)的晶體管，柵極介電層需為高質(zhì)量層(例如，低平帶電 壓(Vft))。柵極氧化層之質(zhì)量會影響組件表現(xiàn)，進而影響FPD之質(zhì)量與可 用性。
柵極介電層4典型地包含氧化層，其可由公知技術(shù)加以沉積，例如用 PECVD在大約350。C至約450。C的環(huán)境下加以沉積。不幸地，在沉積膜 層與p-Si通道層間的界面質(zhì)量并未達到最高TFT組件表現(xiàn)的需求。由于 高溫沉積制造工藝會造成摻雜物在已沉積膜層的內(nèi)部擴散，因此高溫沉積 制造工藝(例如高于600。C)大多不能用來形成位于沉積膜層與p-Si通道 層間良好界面，且可能因玻璃可能變軟造成尺寸不穩(wěn)定而不適用于具有薄 膜沉積其上之玻璃基板。
一個耐用的LCDTFT柵極介電膜具有高質(zhì)量的Si/Si02界面，其特征 為低界面阻陷電荷(low interface-trapped charge)、介電層中的缺陷數(shù)量少、 低固定氧化物電荷與低移動離子密度，上述特征皆在制造工藝溫度低于 500 。C下發(fā)生。
因此，需要一種可克服上述缺點而且可形成用于薄膜晶體管中的高質(zhì) 量柵極介電層之方法及設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于等離子處理基板的等離子反應(yīng)室。此等離子反應(yīng) 室包含一個或多個定義等離子處理區(qū)域的壁；基板支持件，安置在等離子 處理區(qū)域中且用以支持基板位于多個垂直分隔之位置上； 一種RF發(fā)射組 件，用以傳送RF能量至等離子處理區(qū)域； 一種RF功率源，連接至RF發(fā) 射組件；以及一種氧化氣體源，其與上述之等離子處理區(qū)域連接。本發(fā)明提供一種用以等離子處理基板的等離子反應(yīng)室。此等離子反應(yīng)
室包含一個或多個定義出等離子處理區(qū)域之壁；基板支持件，安置在等離
子處理區(qū)域中且用以支持基板位于多個垂直分隔之位置上；第一RF發(fā)射 組件，用以傳送RF能至等離子處理區(qū)域；第一RF功率源，連接至該第 一RF發(fā)射組件；第二RF發(fā)射組件，以傳送RF能量至等離子處理區(qū)域； 第二RF功率源，連接至第二RF發(fā)射組件； 一種氧化氣體源，其與等離 子處理區(qū)域連接；以及一個控制器，連接至該第一RF功率源、該第二RF 功率源與該氣體源，其中此控制器用以控制傳送至第一 RF發(fā)射組件之RF 能量、控制傳送至第二RF發(fā)射組件之RF能量、與控制從該氧化氣體源 傳送至該等離子處理區(qū)域中的氣體。
本發(fā)明大體上提供一種等離子處理基板的方法。此方法包含移動該基 板至等離子反應(yīng)室之等離子處理區(qū)域中多個處理位置的第一位置上；導(dǎo)入 氧化氣體混合物進入等離子處理區(qū)域中；在基板溫度不超過550°C的情況 下，產(chǎn)生等離子于等離子處理區(qū)域中以形成氧化表面于基板上；移動基板 至多個處理位置中的第二位置；以及形成介電層于基板表面上，以形成厚 度介于約IOOA至約6000A間的柵極介電層。
本發(fā)明提供一種以等離子處理基板的方法。此方法包含將該基板移動 至等離子反應(yīng)室之等離子處理區(qū)域內(nèi)多個處理位置中的第一位置上；導(dǎo)入 氧化氣體混合物進入該等離子處理區(qū)域中；利用第一 RF發(fā)射組件產(chǎn)生等 離子于等離子處理區(qū)域中，此時基板溫度不超過550°C;移動基板至等離 子反應(yīng)室之等離子處理區(qū)域內(nèi)多個處理位置中的第二位置上；導(dǎo)入介電層 形成氣體混合物至該等離子處理區(qū)域中以及利用第二RF發(fā)射組件，于 基板表面溫度不超過550°C的情況下在等離子處理區(qū)域中產(chǎn)生等離子以 形成介電層于基板表面上。
本發(fā)明大體上提供一種用以形成高質(zhì)量柵極氧化層于基板上的群集 工具。該群集工具包含多個等離子處理反應(yīng)室，用以形成氧化表面于基板 上，以及沉積介電層于基板上以形成柵極介電層；以及控制器，用以維持 基板溫度不超過550°C。本發(fā)明大體上提供一種用以形成高質(zhì)量柵極氧化層于基板上的群集
工具。該群集工具包含第一反應(yīng)室，在溫度不超過550。C時用以形成氧化 表面于基板上；以及第二反應(yīng)室，在溫度不超過550。C時用以沉積介電層 于基板之氧化表面上。
本發(fā)明提供一種用于等離子處理基板的等離子反應(yīng)室。其包含 一個 或多個定義等離子處理區(qū)域之壁；基板支持件，安置在等離子處理區(qū)域中 且用以支持基板位于多個垂直分隔之等離子處理位置上； 一種RF線圈， 用以傳送RF能量至該等離子處理區(qū)域； 一種RF功率源，連接至RJF線圈 上； 一種氣體分配盤，用以傳送RF能量至該等離子處理區(qū)域； 一種RF 功率源，連接至氣體分配盤上；以及一種氧化氣體源，與該等離子處理區(qū) 域連接。
本發(fā)明提供一種用以等離子處理基板的等離子反應(yīng)室。此等離子反應(yīng) 室包含一個或多個定義等離子處理區(qū)域之壁；基板支持件，安置在等離子
處理區(qū)域中且用以支持基板位于多個垂直分隔之等離子處理位置上，此基 板支持件用以傳送RF能量至等離子處理區(qū)域中，其中RF能量系由RF功 率源輸配至該基板支持件； 一種氣體分配盤，安置在等離子處理區(qū)域中， 其中氣體分配盤系接地；以及一種氧化氣體源，與等離子處理區(qū)域連接。


在此可了解本發(fā)明上述列舉的特征，至于以上已概述的更特定發(fā)明， 可參照實施例而獲得進一步了解，其中一些實施例表示在后面的附圖中。 然而需注意的是本發(fā)明附加的附圖僅為代表性實施例，并非用以限定本發(fā) 明范圍，其它等效的實施例仍應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍中。
圖l (已有技術(shù))為公知單一薄膜晶體管結(jié)構(gòu)的示意圖2為用以實施本發(fā)明實施例的等離子處理反應(yīng)室剖面圖，其中基板 支持件位于低的處理位置上。
圖2A與圖2B表示在圖2至圖4中可用于本發(fā)明實施例之感應(yīng)耦合 源組件的剖面圖；圖3為可用于本發(fā)明實施例中之等離子處理反應(yīng)室的剖面圖，其中基 板支持件位于最高的處理位置上。
圖4為可用于本發(fā)明實施例之等離子處理反應(yīng)室的剖面圖，其中基板 支持件位于基板交換位置上。
圖5為可用于本發(fā)明實施例之等離子處理反應(yīng)室的剖面圖，其中在等 離子處理反應(yīng)室中接地表面的表面積比圖2至圖4中之實施例的接地表面 積要大。
圖6為可用于文中所述實施例之等離子處理反應(yīng)室的俯視圖； 圖7為可用于文中所述實施例之反應(yīng)室的等角視圖8顯示一種根據(jù)本發(fā)明實施例所做的用于制造高質(zhì)量柵極氧化層的
群集工具。
主要元件標記說明
100等離子處理反應(yīng)室64氣體分配組件
70感應(yīng)耦合源組件25下層反應(yīng)室組件
18制造工藝體積19下層體積
17反應(yīng)室體積238基板支持件
51升降組件202處理反應(yīng)室底座
206反應(yīng)室壁65凸緣組件
51升降組件50升降盤
63抽氣空間208反應(yīng)室底部
32存取口240基板
232嵌入式加熱器300控制器
274功率源234前側(cè)
242軸42軸底座
52升降插銷246風(fēng)箱112人口248遮蔽框
61 抽氣通道60反應(yīng)室蓋
68 平板152、 150真空抽氣系統(tǒng)
23抽氣通道26平板
21孔洞150A抽氣口
69 通道76支持結(jié)構(gòu)
84支撐構(gòu)件72凸緣支持構(gòu)件
82 RF線圈78 內(nèi)部絕緣體
90外部絕緣體80 覆蓋物
83真空饋入裝置85、 86、 87、 88、 89 0型環(huán)
138阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)140 RF功率源
82A輸入端82B輸出端
134、 136阻抗匹配組件310群集工具
341、 343、 345、 347縫閥
B2氣體分配盤表面B3基板支件表面
312中央傳送室302預(yù)熱室
314A、 314B 負載閉鎖/冷卻室
340、 342、 344、 346 處理反應(yīng)室
316A、 316B 負載門38A-D基板儲存位置
317晶片盒322機械手臂
329預(yù)熱室晶片盒
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種利用感應(yīng)耦合高密度等離子以處理基板表面的設(shè)備 與方法。通常，本發(fā)明之概念可應(yīng)用于平面面板顯示器制造工藝、半導(dǎo)體制造工藝、太陽能電池制造工藝或任何他種基板制造工藝。以下將示范性 地參考一種用來處理大面積基板之化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)來說明本發(fā)明，例如
一種可購自AKT公司之等離子增強型化學(xué)氣相沉積(PECVD)系統(tǒng)；AKT 為位于加州圣塔摩尼卡之Applied Material公司所屬之單位。然而需了解 的是，此設(shè)備與方法亦可應(yīng)用于其它系統(tǒng)中，包含用來處理圓形基板之系
圖1表示一個薄膜晶體管結(jié)構(gòu)之剖面圖；光學(xué)透明基板1可包含一種 實質(zhì)上光學(xué)透明之材料，例如，玻璃或透明塑料。此光學(xué)透明基板1可以 有各種形狀或尺寸。在TFT應(yīng)用上，光學(xué)透明基板1通常是表面積大于約 2000平方厘米的玻璃基板。
主體半導(dǎo)體層(bulk semiconductive layer)3A形成在光學(xué)透明基板1 上。主體半導(dǎo)體層3A可包含多結(jié)晶硅(多晶硅)或非晶硅(a-Si)層，其可 利用公知方法通過PECVD系統(tǒng)加以沉積。主體半導(dǎo)體層3A可具有大約 100A至約3000A的厚度。實施例中，主體半導(dǎo)體層3A為摻雜的n型或p 型半導(dǎo)體多晶硅或a-Si層。實施例中，另一層多晶硅或a-Si第二半導(dǎo)體層 3B可沉積在主體半導(dǎo)體層3A上，并具有大約IOOA至大約3000A的厚度。
在光學(xué)透明基板1與主體半導(dǎo)體層3A之間可選擇性具有絕緣材料2， 例如二氧化硅(Si02)或氮化硅(SiN)層。
柵極介電層4形成在主體半導(dǎo)體層3A (或第二半導(dǎo)體層3B)上。在 本發(fā)明一實施例中，柵極介電層4利用下述高密度等離子氧化(HDPO)制 造工藝消耗部分已沉積的硅層而長成出來的二氧化硅所形成。另一個實施 例中，多層式柵極介電層4利用HDPO制造工藝成長二氧化硅膜，接著以 等離子增強型化學(xué)氣相沉積法在上述HDPO膜上沉積二氧化硅、氮氧化硅 (SiON)、以及/或氮化硅(SiN)膜后所形成。在一實施例中，利用高密度等 離子增強型CVD制造工藝沉積第二層?？傮w的柵極介電層4的沉積厚度 介于約100A至約6000A的范圍內(nèi)。
柵極電極層5形成于柵極介電層4上。柵極電極層5包含電性傳導(dǎo)層， 其控制帶電電荷在TFT組件中的移動。柵極電極層5可以包含金屬，例如鋁(A1)、鴨(W)、鉻(Cr)、鉭(Ta)、多晶硅或上述物質(zhì)的組合等等。利用公 知沉積技術(shù)、微影及蝕刻技術(shù)可以形成柵極電極層5。再者，利用公知沉 積、微影與蝕刻技術(shù)于該柵極電極層5上方形成絕緣層6、電性源極與漏 極接觸7以及鈍化層8。
圖2為等離子處理反應(yīng)室100的剖面圖。等離子處理反應(yīng)室100通常 包含氣體分配組件64、感應(yīng)耦合源組件70、以及下層反應(yīng)室組件25。由 制造工藝體積18與下層體積19所組成的反應(yīng)室體積17，定義出在等離子 處理反應(yīng)室100中的等離子處理區(qū)域，且被氣體分配組件64、感應(yīng)耦合源 組件70以及下層反應(yīng)室組件25所包圍。
下層反應(yīng)室組件25通常包含基板升降組件51、基板支持件238與處 理反應(yīng)室底座202。處理反應(yīng)室底座202具有反應(yīng)室壁206與反應(yīng)室底部 208，其部分定義出下層體積19。通過位于反應(yīng)室壁206的存取口(access port)32，可進出處理反應(yīng)室底座202。存取口 32定義出基板240進出處理 反應(yīng)室底座202的區(qū)域。反應(yīng)室壁206與反應(yīng)室底部208可由一整塊的鋁 或其它適合于制造工藝的材料所制作而成。
溫度受控制的基板支持件238連接至處理反應(yīng)室底座202。基板支持 件238在處理過程中支撐著基板240。在一實施例中，基板支持件238包 含鋁金屬主體224，其包含至少一個嵌入式加熱器232。嵌入式加熱器232， 例如熱阻組件，設(shè)置在基板支持件238中。嵌入式加熱器232連接至功率 源274，其通過控制器300而可控制地將該基板支持件238與安置在支持 件上的基板240加熱至預(yù)定溫度。典型地，在大部分CVD制造工藝，嵌 入式加熱器232將基板240維持在均勻的溫度范圍內(nèi)，例如從用于塑料基 板需約60°C到用于玻璃基板所需約550°C的溫度范圍。
通常，基板支持件238具有背側(cè)226、前側(cè)234與軸(stem)242。前側(cè) 234支撐基板240，而軸242連接至背側(cè)226。連接該軸242之軸底座42 連接至升降組件40上，以使基板支持件238在各種位置間移動，如圖2 至圖4所示。如圖4所示般，傳送位置使系統(tǒng)機械手臂(圖中未示出)可 自由進出等離子處理反應(yīng)室100而不會干擾基板支持件238以及/或升降插梢52。軸242另提供一種導(dǎo)管以容置位于基板支持件238及該群集工具 310之其它構(gòu)件之間的導(dǎo)電性及熱電偶導(dǎo)線。升降組件可以包含氣動式或 機械式導(dǎo)程螺桿升降組件，當?shù)入x子處理反應(yīng)室IOO處在真空環(huán)境下時， 其可供給一種用以抵抗作用在基板支持件238上的重力與大氣壓力的力 量，以及準確地將支持組件定位在等離子處理反應(yīng)室100中。
風(fēng)箱246連接在基板支持件238 (或軸242)與處理反應(yīng)室底座202 的反應(yīng)室底部208之間。風(fēng)箱246在反應(yīng)室體積17與處理反應(yīng)室底座202 外的大氣間提供真空密封作用，同時幫助基板支持件238的垂直移動。
基板支持件238額外支撐基板240與外接的遮蔽框248。通常，遮蔽 框248防止材料沉積于基板240的邊緣與基板支持件238上。在一實施例 中，遮蔽框248通過使用連接至基板升降組件51上的特征(圖中未示出) 而與基板240以及基板支持件238分開。另一個實施例中，遮蔽框248設(shè) 置在攝取特征(capturing feature,圖中未示出)上，此攝取特征設(shè)置在等 離子處理反應(yīng)室100中，當基板支持件位于攝取特征上且由處理位置向下 移動時，此攝取特征可使基板支持件238與遮蔽框248分開。該攝取特征 實例或該連接于基板升降組件實施例上的特征因而有助于基板240從基板 支持件238上以及等離子處理反應(yīng)室100中移除。
基板支持件238設(shè)置有貫穿其中的多個孔洞228，用以容納多個升降 插銷52。升降插銷52通常由陶瓷、石墨、涂布有陶瓷的金屬或不銹鋼制 成。利用能夠?qū)⑸挡邃N52由下縮位置(如圖2所示)升至上升位置(圖 中未示出)的升降盤50，使升降插銷52可以相對于基板支持件238與處 理反應(yīng)室底座202而移動。連接至每一個升降插銷52與反應(yīng)室底部208 的升降風(fēng)箱54用來隔離下層體積19與在等離子處理反應(yīng)室100外的大氣 環(huán)境，同時亦允許升降插銷52可由下縮位置(如圖2所示)升至上升位 置(圖中未示出)。利用升降致動器56以啟動升降盤50。當升降插銷52 在上升位置且基板支持件238在傳送位置時，基板240被抬升至存取口 32 之頂邊的上方，使得系統(tǒng)機械手臂可從等離子處理反應(yīng)室100進出。
凸緣組件65典型包含入口 112，由氣體源HO提供的制造工藝氣體在通過氣體分配盤64之后通過此入口 112導(dǎo)入制造工藝體積18中。利用質(zhì) 量流量控制器(圖中未示出)與控制器300，可適當控制與調(diào)節(jié)從氣體源 110至入口 112的氣體流。氣體源110可包含多個質(zhì)量流量控制器(圖中 未示出)。在此所使用的"質(zhì)量流量控制器"一詞，是指任何可提供快速與 正確氣體流至等離子處理反應(yīng)室100內(nèi)的控制閥門。入口 112使得制造工 藝氣體被導(dǎo)入且均勻地分布在等離子處理反應(yīng)室IOO中。此外，入口 112 可以選擇性地被加熱以避免任何反應(yīng)性氣體在歧管內(nèi)發(fā)生凝結(jié)。
入口 112亦連接至清洗源120上。清洗源120典型地提供一種清洗劑， 如解離氟(disassociated fluorine),其被導(dǎo)入至制造工藝體積18中以移除沉 積副產(chǎn)物以及于先前處理步驟后遺留下的沉積材料。
凸緣組件65提供該制造工藝體積18的上層邊界。凸緣組件65能由 反應(yīng)室底座202以及/或感應(yīng)耦合源組件70上移除，以檢修在等離子處理 反應(yīng)室100中的零件。典型地，凸緣組件65由鋁(A1)或電鍍鋁主體制作而成。
在一實施例中，凸緣組件65包含抽氣空間63，其連接至外部真空抽 氣系統(tǒng)152上。抽氣空間63用以將氣體與制造工藝副產(chǎn)物由制造工藝體 積18中均勻地排出。抽氣空間63形成于反應(yīng)室蓋內(nèi)或連接至其上，并被 平板68所覆蓋，以形成抽氣通道61。為確保制造工藝體積18均勻排空， 在平板68與反應(yīng)室蓋60之間形成間隙，以為氣體流進入抽氣通道61時 產(chǎn)生一個小小的限制條件。在一實施例中，形成在感應(yīng)耦合源組件70之 凸緣支持構(gòu)件72上的遮蔽特征71亦可提供額外之限制條件以進一步確保 制造工藝體積18之均勻排空。真空抽氣系統(tǒng)152通常包含真空幫浦，其 可以是渦輪幫浦、低真空幫浦以及/或可達成需求反應(yīng)室處理壓力之Roots Bl,r丁M。
另一個實施例中，在下層反應(yīng)室組件25中存在一個抽氣空間24，其 可利用真空抽氣系統(tǒng)150以從制造工藝體積18中均勻地排空氣體與制造 工藝副產(chǎn)物。抽氣空間24通常形成于反應(yīng)室底部208內(nèi)或連接其上，且 可被平板26所覆蓋以形成圍封之抽氣通道23。平板26通常包含多個孔洞21 (或狹縫)以對氣體流進入抽氣通道23時產(chǎn)生小小限制，而確保反應(yīng) 室體積17的均勻排空。抽氣通道23通過抽氣口 150A而連接至真空抽氣 系統(tǒng)150上。真空抽氣系統(tǒng)150通常將包含真空幫浦，其可以是渦輪幫浦、 低真空幫浦、以及/或可達成需求反應(yīng)室處理壓力的Roots BloWerTM。實施 例中，如圖2至圖4所示，抽氣空間24對稱地分布在處理反應(yīng)室的中心 附近以保證制造工藝體積18中的氣體排空。
另一個實施例中，抽氣空間24及抽氣空間63皆用來排空制造工藝體 積18。在此實施例中，利用真空抽氣系統(tǒng)152而由制造工藝體積18移除 的氣體相對流速，以及利用真空抽氣系統(tǒng)150而由下層體積19移除的氣 體相對流速均可被最佳化，以改善等離子處理結(jié)果并減少等離子與制造工 藝副產(chǎn)物泄漏至下層體積19。減少等離子與制造工藝副產(chǎn)物的泄漏將可減 少在下層反應(yīng)室組件25零件上的沉積，因而減少清洗時間以及/或減少為 移除這些無用沉積物而需要使用清洗源120的頻率。
氣體分配盤64連接至凸緣組件65的頂板62上。氣體分配盤64的形 狀大致上與基板240的外形一致。氣體分配盤64包含有孔區(qū)域67，來自 氣體源110的制造工藝氣體與其它氣體通過此有孔區(qū)域67而被輸配至制 造工藝體積18中。氣體分配盤64的有孔區(qū)域67用以提供均勻的氣體分 配通過氣體分配盤64而進入制造工藝體積18中。本發(fā)明所采用的氣體分 配盤闡述于2003年1月7日由Blonigan等人所申請的已受讓之美國專利 申請?zhí)?0/337483中；于2002年11月12日發(fā)證予White等人的美國專利 號6447980;以及，由Choi等人于2003年4月16日申請的美國專利申請 號10/417592;在此以參考方式并入上述案件的全部內(nèi)容。
如圖2至圖4所示的氣體分配盤64可由單一構(gòu)件形成。另一個實施 例中，氣體分配盤64可由二個或更多個分開的部件形成。多個氣體通道 69貫穿形成于擴散板64中，以使制造工藝氣體能以想要的分配情形通過 氣體分配盤64而進入制造工藝體積18中?？臻g66形成于氣體分配盤64 與頂板62之間?？臻g66可使氣體由氣體源110流入空間66中以均勻地 分配于氣體分配盤64上且均勻地流過氣體通道69。氣體分配盤64由鋁 (Al)、電鍍鋁、或其它RF傳導(dǎo)材料所構(gòu)成。氣體分配盤64通過電子絕緣部件(圖中未示出)而與反應(yīng)室蓋60電性隔離。
參照圖2、圖2A與圖2B，感應(yīng)耦合源組件70通常包含RF線圈82、 支持結(jié)構(gòu)76、覆蓋物80與各種絕緣部件(例如，內(nèi)部絕緣體78、外部絕 緣體90等)。支持結(jié)構(gòu)76通常包含支撐構(gòu)件84與凸緣支持構(gòu)件72，此兩 者接地金屬零件，可支持凸緣組件65的零件。RF線圈82由數(shù)個零件支 持與圍繞，上述這些零件可避免由RF功率源140輸送至線圈的RF功率 擊穿該支持結(jié)構(gòu)76或?qū)拥氐姆磻?yīng)室零件造成重大的損害(例如，處理 反應(yīng)室底座202等)。覆蓋物80連接至支持結(jié)構(gòu)76上，且覆蓋物為重疊 片段組成之薄的連續(xù)的環(huán)狀物、帶狀物或數(shù)組。覆蓋物80用以保護RF 線圈82免于受到等離子處理化學(xué)物的影響，或免于被等離子處理過程中 產(chǎn)生的離子或中性粒子或反應(yīng)室清洗化學(xué)物的轟擊。覆蓋物80由陶瓷材 料制成(例如，鋁或藍寶石)或其它與制造工藝相合適的介電材料。再者， 各種絕緣部件，例如內(nèi)部絕緣體78與外部絕緣體90，用以支持與隔離RF 線圈82和電性接地支持結(jié)構(gòu)76。絕緣部件通常由電性絕緣材料制成，例 如，鐵氟龍或陶瓷材料。真空饋入裝置83連接至支持結(jié)構(gòu)76上以穩(wěn)固與 支撐RF線圈82，以及避免大氣泄漏至已排空的制造工藝體積18中。支 持結(jié)構(gòu)76、真空饋入裝置83與各種0型環(huán)85、 86、 87、 88與89形成可 支持RF線圈82與氣體分配組件64的一種真空緊密結(jié)構(gòu)，并使得RF線 圈82可與制造工藝體積18相通而沒有抑制RF產(chǎn)生區(qū)域的傳導(dǎo)阻礙。
如圖2至圖5所示，RF線圈82通過RF阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)138而連接至 RF功率源140上。在此組態(tài)中，RF線圈82當作一種感應(yīng)耦合RF能量發(fā) 射組件，其可產(chǎn)生及控制在制造工藝體積18中生成的等離子。在一個實 施例中，可為RF線圈82提供動態(tài)阻抗匹配?？刂破?00以及安置在制造 工藝體積18周圍的RF線圈82可用以控制與形成產(chǎn)生在基板表面240A 附近的等離子。在一實施例中，如圖2至圖5所示的RF線圈82，用以控 制產(chǎn)生在反應(yīng)室體積17附近的等離子的單匝線圈。另一個實施例中，多 匝線圈可用以控制等離子的成形與密度。
在一些組態(tài)中，單匝線圈的線圈端可影響產(chǎn)生在等離子處理反應(yīng)室 IOO中的等離子的均勻性。當不期望重疊線圈端時，如圖6與圖7所示的間隙區(qū)域"A"，可存在于線圈端之間。由于線圈的缺漏長度與RF電壓在 線圈輸入端82A和輸出端82B的交互影響，接近間隙"A"處會產(chǎn)生較弱 的RP生成磁場。在此區(qū)的較弱磁場可能對反應(yīng)室內(nèi)的等離子均勻性有不 良影響。為解決這可能產(chǎn)生的問題，可在制造工藝中利用可變的誘導(dǎo)器連 續(xù)地或重復(fù)地調(diào)整在RF線圈82與接地間的電抗(reactance)，誘導(dǎo)器可偏 移或轉(zhuǎn)動RF電壓分布，而利用時間來平均調(diào)沿著RF線圈82所生成之等 離子的等離子不均勻性，并減少RF電壓在線圈端的交互影響。調(diào)整在RF 線圈82與接地間的電抗以偏移在線圈中的RF電壓分布的方法實例進一步 闡述于美國專利號6254738中，其名稱為"Use of Variable Impedance Having Rotating Core to Control Coil Sputtering Distribution",其于1998年3月31 曰申請，在此以參考方式且在不會與本發(fā)明的專利申請概念以及披露不一 致的程度下并入該案內(nèi)容。結(jié)果，利用改變RF電壓分布而對等離子分布 作時間平均化，能使產(chǎn)生在制造工藝體積18中的等離子較均勻且軸向?qū)?稱控制。沿著RF線圈82的RF電壓分布可影響各種等離子的特性，包含 等離子密度、RF電位分布，以及暴露于等離子下的包含基板240之表面 的離子轟擊。
在一實施例中，氣體分配盤64經(jīng)RF偏壓，使得產(chǎn)生于制造工藝體積 18中的等離子可通過利用與氣體分配盤相連接的阻抗匹配組件130、 RF 功率源132與控制器300而受控制與成形。RF偏壓氣體分配盤64作為電 容耦合RF能量發(fā)射組件,其可產(chǎn)生與控制在制造工藝體積18中的等離子。
另一個實施例中，RF功率源136通過阻抗匹配組件134而施加RF 偏壓功率于基板支持件238上。通過RF功率源136、阻抗匹配組件134 與控制器300，使用者能夠控制在制造工藝體積18中產(chǎn)生的等離子、控制 基板240的等離子轟擊以及改變在基板表面240A上的等離子殼層厚度。 另一個實施例中，RF功率源136及阻抗匹配組件134可替換成一個或多 個接地聯(lián)機(圖中未示出)，因而使基板支持件238接地。
為控制等離子處理反應(yīng)室100、制造工藝變量與零件以及其它群集工 具310零件，控制器300用以控制完整基板制造工藝程序的所有狀況?？?制器300用以控制阻抗匹配組件(即，130、 134與138)、 RF功率源(即，132、 136與140)與其它等離子處理反應(yīng)室100的組件。等離子處理反應(yīng) 室100的等離子處理變量由控制器300控制，控制器為含微處理器的控制 器?？刂破?00用以接收來自使用者以及/或在等離子處理反應(yīng)室中各種傳 感器的輸入，并根據(jù)各種輸入與存于控制器內(nèi)存中的軟件指令而適當?shù)乜?制等離子處理反應(yīng)室零件?？刂破?00通常包含內(nèi)存與中央處理器(CPU)， 當有需要時，此兩者通過控制器而保留各種程序、處理程序以及執(zhí)行程序。 內(nèi)存連接至CPU上，以及可以是一個或多個隨時可用的內(nèi)存組件，例如 隨機存取內(nèi)存(RAM)、只讀存儲器(ROM)、軟盤、硬盤或任何其它形式 的數(shù)字儲存，不管是局部或遙控的記憶儲存。軟件指令與數(shù)據(jù)可被編碼與 儲存于內(nèi)存中以對CPU發(fā)出指令。支持電路也連接至CPU上以支持處理 器。這些支持電路包含快取、功率供應(yīng)器、時鐘電路、輸入/輸出電路、輔 助系統(tǒng)等公知的電路。由控制器300讀取的程序(或計算機指令)可決定 在等離子處理反應(yīng)室中要進行哪一個工作。較佳地，程序為控制器300讀 取的軟件，并包含指令以根據(jù)規(guī)定與輸入資料而監(jiān)測與控制等離子處理制 造工藝。
等離子處理
操作上，通過真空抽氣系統(tǒng)150與/或真空抽氣系統(tǒng)152將等離子處理 反應(yīng)室100排空至預(yù)定的壓力/真空，使得等離子處理反應(yīng)室100能夠從系 統(tǒng)機械手臂(圖中未示出)上接收基板240，其中機械手臂安裝在同樣為 真空環(huán)境下的中央傳送室312內(nèi)。為了將基板240傳送至反應(yīng)室中，將用 來密封隔離中央傳送室312與等離子處理反應(yīng)室100的縫閥(參見圖8中 的標號341、 343、 345與347)開啟以使系統(tǒng)機械手臂延伸通過在處理反 應(yīng)室底座202中的存取口 32。升降插銷52由延伸的機械手臂上移除基板 240。系統(tǒng)機械手臂接著由等離子處理反應(yīng)室100中縮回，且關(guān)閉該反應(yīng) 室縫閥以隔離等離子處理反應(yīng)室100與中央傳送室312?；逯С旨?38 由升降插銷52處抬升基板240并將基板240移至所需的處理位置。
一但基板240被接收，利用一般等離子處理步驟以完成基板240上的 處理程序。首先，當基板240由升降插銷處離開后，基板支持件238移動 至所需的處理位置且等離子處理反應(yīng)室被排空至預(yù)定壓力。 一旦達到預(yù)定壓力，具有特定流速的一種或多種氣體由氣體源110通過氣體分配盤64 導(dǎo)入反應(yīng)室體積17中，此時真空抽氣系統(tǒng)持續(xù)排空反應(yīng)室體積17，以達 成平衡的處理壓力?？刂破?00通過阻滯上述這些真空抽氣系統(tǒng)(g卩，150 以及/或152)之間的連通以及/或調(diào)整來自氣體源110的制造工藝氣體的導(dǎo) 入流速而調(diào)整制造工藝的處理壓力。當所需壓力及氣體流速建立之后，可 啟動各自的RF功率供給器以產(chǎn)生及控制產(chǎn)生于制造工藝體積18中的等離 子。使用控制器300將功率分別供應(yīng)至RF線圈82、氣體分配盤64以及/ 或基板支持件238。由于等離子離子密度直接與生成的磁場以及/或電場強 度相關(guān)，因此可通過改變輸入至RF線圈82、氣體分配盤64以及/或基板 支持件238的RF功率來改變產(chǎn)生于制造工藝體積18中的等離子密度。等 離子離子密度也可以通過調(diào)整制造工藝處理壓力或調(diào)整輸送至RF線圈82 以及/或氣體分配盤64的RF功率而予以增加或減少。基板在經(jīng)過下述各 種反應(yīng)室制造工藝步驟處理后，通過抬升升降插銷52、降低基板支持件 238以放置基板240于升高的升降插銷52上、開啟縫閥(圖中未示出)、 伸長系統(tǒng)機械手臂至反應(yīng)室中、降低升降插銷52以放置基板240于系統(tǒng) 機械手臂刀刃(圖中未示出)上、接著縮回系統(tǒng)機械手臂并關(guān)閉縫閥等步 驟，而將基板由等離子處理反應(yīng)室100中移開。
高質(zhì)量柵極氧化物的形成
本發(fā)明的實施例闡述形成高質(zhì)量柵極介電層的制造工藝以確保在制 造完成的TFT組件中有穩(wěn)定、可再現(xiàn)性與想要的電子效能表現(xiàn)。本發(fā)明實 施例闡述一個或多個制造工藝步驟，其用以在上述的等離子處理反應(yīng)室 100中形成高質(zhì)量柵極介電層。
本發(fā)明的實施例中，下述單一高密度等離子氧化制造工藝(HDPO) 用以形成柵極介電層。在實施例中的HDPO制造工藝層的厚度可介于約 20A至約IOOOA之間，但較佳介于約50A至150A的厚度范圍。
另一個實施例中，通過首先進行HDPO制造工藝，接著形成CVD膜 于最初HDPO制造工藝層的頂部而形成一層雙層膜。在實施例中，CVD 膜可以利用PECVD四乙氧基硅烷(TEOS)(或稱四乙基正硅酸鹽(TEOS))沉積制造工藝所沉積出來的二氧化硅(Si02)。在實施例中的HDPO制造工藝 層的厚度介于約20A至約500A之間，但較佳地介于約50A至150A的厚 度范圍內(nèi)。整體柵極介電層4可以具有大約100A至大約6000A的厚度。
髙密度等離子氧化制造工藝
利用將硅基板表面240A暴露在生成的等離子中而完成HDPO制造工 藝，其中該等離子利用來自氣體源110且通過氣體分配盤64而輸入至制 造工藝體積18中的含氧氣體或氣體混合物所產(chǎn)生。HDPO制造工藝是一 種等離子氧化制造工藝。公知用來氧化硅的熱氧化制造工藝常常需要非常 高的溫度，通常大于900。C。因此，為減少用來形成高質(zhì)量柵極介電層所 需的溫度，本發(fā)明的概念可在低溫(小于550。C)下執(zhí)行以形成高質(zhì)量柵極 介電層。典型上HDPO制造工藝將在約60°C至約550°C溫度范圍下進行。 在公知的熱氧化制造工藝中，減少制造工藝溫度將會減緩氧化層的成長速 率，而延長反應(yīng)室處理時間以及減少單位時間內(nèi)的系統(tǒng)產(chǎn)量。為增加成長 速率與減少反應(yīng)室處理時間，HDPO制造工藝利用RF能量來提升柵極氧 化層的成長速率。由于RF能量的應(yīng)用將(l)加強反應(yīng)性物種的分解與離子 化；(2)加強反應(yīng)性物種的能量(或活性)；(3)通過離子與中性子轟擊而增加 基板表面240A的能量；以及(4)暴露基板表面240A至高密度等離子生成 時所產(chǎn)生的熱輻射下，故相信HDPO制造工藝可以增加成長速率。
在一實施例中，HDPO制造工藝必需控制輸入至RF線圈82的RF功 率，以控制產(chǎn)生在基板表面240A上的制造工藝體積18中的等離子離子密 度。輸入至RF線圈82的RF功率可約為250至大約25000瓦特/平方米 (Watts/m2)，其頻率約為0.3 MHz至10 GHz。較佳者，該RF頻率大約13 MHz 至80MHz。在一實施例中，借著調(diào)整頻率、調(diào)整阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)或具正向 功率伺服的頻率調(diào)整而為RF線圈82提供動態(tài)阻抗匹配。
另一個實施例中，HDPO制造工藝等離子由輸送至氣體分配盤64的 RF能量產(chǎn)生與控制。通常輸送至氣體分配盤64的RF功率約從250至約 25000瓦特/平方米，而頻率從大約0.3MHz至10GHz以上。較佳地，RF 頻率約為13MHz至約80MHz。在一實施例中，借著調(diào)整頻率、調(diào)整阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)或具正向功率伺服的頻率調(diào)整而為氣體分配盤64提供動態(tài)阻 抗匹配。
另一個實施例中，通過同時輸送RF能量至RF線圈82與氣體分配盤 64上來完成HDPO制造工藝。輸入至氣體分配盤64與RF線圈82的RF 功率可約250至約25000瓦特/平方米，而頻率大約為0.3MHz至大于10 GHz。較佳地，RF頻率大約13 MHz至大約80 MHz。為避免輸送至RF 線圈82與氣體分配盤64的RF功率的交互作用，輸送至每一個組件的RF 功率的頻率可以是稍微不同的RF頻率。例如，RF線圈82可以在大約 13.56MHz下運作而氣體分配盤可以在大約12.56MHz下驅(qū)動；或者上述 的組件運作頻率可以互換。
再又一個實施例中，基板支持件238經(jīng)RF偏壓或接地，同時RF能 量輸送至RF線圈82以及/或氣體分配盤64上。在此情況下，輸送至氣體 分配盤64、RF線圈82與基板支持件238的RF功率可約250至大約25000 瓦特/平方米，而頻率大約為0.3MHz至大于lOGHz。較佳地，RF頻率系 大約13 MHz至大約80 MHz。在此實施例中，在不同頻率下將RF功率輸 送至RF線圈82、基板支持件238與氣體分配盤64上也可減少任何因RF 功率的交互作用所造成的影響。
產(chǎn)生于HDPO制造工藝過程中的等離子離子密度將視各種制造工藝 處理參數(shù)而改變，例如，導(dǎo)入反應(yīng)室的制造工藝氣體或氣體混合物的種類、 反應(yīng)室壓力、以及/或輸入至反應(yīng)室以激發(fā)氣體或氣體混合物的能量(例如， RF功率等)。在一實施例中，HDPO制造工藝氣體可以包含一種氧氣來源， 例如純氧氣或氧氣混合諸如氦氣、氫氣、氬氣、氙氣、氪氣或上述氣體的 組合物等其它氣體。在一實施例中僅使用純氧氣。另一個實施例中，可將 水注入反應(yīng)室中以加強氧化物的成長制造工藝。
在一實施例中，為了產(chǎn)生與維持使用于HDPO制造工藝的高密度等離 子，氧氣與一種或多種其它氣體(如，氦氣、氬氣等)注入反應(yīng)室體積17 中以達到約1毫托(mTorr)至約0.5托(Torr)的反應(yīng)室壓力。較佳地，HDPO 制造工藝使用的氧氣與氦氣的壓力范圍約介于3毫托至約250毫托之間。當?shù)入x子與基板表面的交互作用受到所生成的等離子密度影響時，等
離子與基板表面240A的交互作用也受到基板在等離子反應(yīng)室中的位置與 基板支持件238的電性浮動、接地或RF偏壓影響。 一般而言，基板距離 等離子產(chǎn)生源越遠，則基板表面240A與等離子間的交互作用越小。用以 形成高質(zhì)量氧化層的基板支持件的理想位置取決于等離子在基板表面的 密度、離子轟擊基板表面的能量、制造工藝溫度以及所需的反應(yīng)室處理時 間。圖2表示等離子處理反應(yīng)室的剖面圖，其中基板支持件安置在處理反 應(yīng)室的中間位置，此位置在一實施例中形成HDPO層的理想位置。圖3 表示等離子處理反應(yīng)室的剖面圖，在該反應(yīng)室中，基板支持件靠近氣體分 配盤64的表面位置，在一實施例中，此位置利用施加RF功率在氣體分配 盤64上以形成PECVD氧化層的理想位置。因為HDPO層成長速率與制 造工藝均勻性受基板表面與產(chǎn)生的等離子的互相作用影響，基板支持件的 處理位置可以根據(jù)在HDPO層制造工藝條件中的制造工藝處理變數(shù)而加 以調(diào)整。理想的等離子處理位置主要取決于等離子處理反應(yīng)室的特性(如， 反應(yīng)室大小、基板相對于抽氣口的位置等)以及相對于基板表面的RF能 量發(fā)射組件的組態(tài)。在一實施例中，當調(diào)整在HDPO層處理步驟中的等離 子離子密度時，處理位置可能改變。圖2表示用于HDPO氧化物成長制造 工藝與HDP沉積制造工藝的較佳位置。圖3表示用于公知PECVD沉積制 造工藝的較佳位置。較佳位置可通過制造工藝體積18的高度，或又稱反 應(yīng)室"間距"，而量測出。間距可以例如是介于安置在基板支持件238的 基板支持表面230上的基板240與氣體分配盤64間的距離，但此間距常 定義成從基板表面240A至氣體分配盤64 (即，制造工藝體積18的邊緣) 的垂直距離。在一實施例中，當使用一個或多個RF能量發(fā)射組件時，在 用來對730mm x 920mm基板進行HDPO制造工藝的處理反應(yīng)室中的間距 可約介于50毫米(mm)至大約500毫米之間。反應(yīng)室間距可隨著基板尺寸 增加而改變。
圖4表示等離子處理反應(yīng)室100的剖面圖，其中基板支持件238設(shè)置 在等離子處理反應(yīng)室的底部上或靠近底部的位置。此位置用來使己處理的 基板與未處理的基板進行交換。圖5表示等離子處理反應(yīng)室的一實施例的剖面圖，在處理反應(yīng)室中接 地表面的表面積(參見當基板支持件接地時，接地反應(yīng)室壁表面"B1"與
基板支持件表面"B3")相對于接觸制造工藝體積18的電容耦合電極表面 (即，RF能量發(fā)射組件(參見氣體分配盤表面"B2"以及/或基板支件表 面"B3"))的表面積來增加，以在基板支持件接地時發(fā)展出最佳基板偏壓、 改進所生成等離子的均勻性以及減少包含基板在內(nèi)的接地組件的轟擊強 度。在一實施例中，基板支持件238為RF驅(qū)動電極，其具有阻隔電容 (blocking capacitor,圖中未示出)設(shè)置在基板支持件238與RF功率源 136的間。在此實施例中，當RF驅(qū)動基板支持件以形成HDPO層或使用 等離子CVD制造工藝以沉積介電層時，接地表面積與RF驅(qū)動電極表面 積的比率經(jīng)過設(shè)計，使得基板偏壓與等離子均勻性最適化。在此實施例中， 氣體分配盤64為接地，且接地電極的總表面積比上基板支持件表面積的 比率較佳介于約1: 1至約2: 1之間。
制作半導(dǎo)體組件的重要因素為形成半導(dǎo)體組件相關(guān)的購置成本 (COO)。受多個因素影響的購置成本(COO)主要與反應(yīng)室產(chǎn)量有關(guān)或單純 地與用來沉積高質(zhì)量柵極介電層所需要的處理時間相關(guān)。柵極氧化層的所 需厚度取決于所希望達成的TFT電性效能表現(xiàn)。尤其是，柵極介電層需為 高質(zhì)量層(例如，低FLATBAND電壓(V化))，如此制成的晶體管具有所需 的電性特性。為達成高質(zhì)量柵極介電層，發(fā)展良好的柵極介電層是很重要 的，此柵極介電層需具有優(yōu)異的厚度均勻性(小于1 %)以及具有足夠厚度 以達到所需程度的階梯覆蓋率與崩潰電壓。為達成所需階梯覆蓋率與崩潰 電壓，柵極介電層厚度大約1000A。實施例中，HDPO制造工藝成長速率 為每分鐘大約10A。因此，假設(shè)成長速率為定值(當然這不太可能發(fā)生)， 將需要花費大約100分鐘以長成1000A的厚度。100分鐘的制造工藝時間 將造成等離子制成反應(yīng)室100的低產(chǎn)量，以及對群集工具的購置成本有不 良影響。因此，需要使用非常薄的柵極介電層，或使用制造工藝時間較短 的多層堆棧層。
化學(xué)氣相沉積制造工藝
為達到一種經(jīng)濟上更合理的高質(zhì)量柵極介電層，在一些實施例中需執(zhí)行HDPO制造工藝以在HDPO層上形成良好界面，且隨后沉積具有良好 主體電子特性與較高沉積速率的一層或多層膜。在一實施例中，薄HDPO 制造工藝層形成于通道上以形成高質(zhì)量介電界面，以及一層或多層介電層 被沉積在HDPO層上以形成高質(zhì)量柵極介電層。在一實施例中，為減少等 離子處理反應(yīng)室的購置成本，可以使用兩個步驟的柵極氧化形成制造工 藝。在此實施例中，進行HDPO制造工藝以達成良好柵極介電層界面(p-Si 與HDPO層的界面)，且隨后將具有比HDPO制造工藝更佳的沉積速率的 第二層沉積在HDPO層上。
在一實施例中，高密度等離子(HDP) CVD沉積制造工藝用以沉積 柵極介電層4的剩余厚度，以形成符合所需物性與電性需求的膜層。在一 實施例中，為達成HDPCVD制造工藝，將一種含硅氣體或含硅氣體混合 物與含氧氣體或含氧氣體混合物導(dǎo)入如圖2所示的反應(yīng)室中。RF線圈82 以及一個或兩個其它RF源(如，氣體分配盤64、基板支持件238等)用 以沉積HDPCVD氧化膜于已形成的HDPO層上。另一個實施例中，使用 含硅氣體(或含硅氣體混合物)、含氧氣體以及/或含氮氣體來完成HDP 制造工藝。
在一實施例中，TEOS沉積制造工藝用以沉積柵極介電層4的剩余厚 度，以形成可符合所需的物性與電性需求的膜層。借著導(dǎo)入具有大約 100sccm載氣(如，氦氣)的約600sccm的TEOS以及大約7000 sccm的 氧氣至總氣體壓力約0.5至約3托(Torr)的反應(yīng)室中以形成等離子后將基板 暴露在該等離子中，并使基板溫度介于約350。C至約550。C范圍內(nèi)，來實 施用于730mmx920mm平面面板顯示器基板的典型PECVD TEOS制造工 藝實例。較佳地，反應(yīng)室壓力約l托，而基板溫度介于約350°C至約 450。C(即400。C士50。C)的范圍內(nèi)。約2000 Watts且頻率約13.56MHz的RF 功率系輸送至氣體分配盤上，此時基板制造工藝間距介于約10毫米至約 50毫米之間，但典型地距離氣體分配盤64約15毫米，以達到每分鐘約 1500A的沉積速率。由TEOS沉積制造工藝所形成的二氧化硅在半導(dǎo)體工 業(yè)中經(jīng)常作為金屬層間的介電膜。TEOS沉積制造工藝的進行利用諸如含 有四乙基正硅酸鹽的氣體混合物等介電層形成氣體來沉積介電層。使用TEOS沉積的典型制造工藝實例進一步闡述于美國專利號5462899中，其 名稱為"Chemical Vapor Deposition Method for Forming Si02，，，于1995年 IO月31日申請；以及美國專利號6451390，其名稱為"Deposition of TEOS Oxide Using Pulsed RF Plasma",于2002年9月17日申請，在此以參考方 式且在不會與本發(fā)明的專利申請概念以及披露不一致的程度下并入該案 內(nèi)容。
圖3表示等離子處理反應(yīng)室100的剖面圖，其中基板支持件238設(shè)置 在靠近氣體分配盤64的位置，以利于基板240表面上的等離子CVD沉積。 因為PECVD或HDP CVD沉積制造工藝的均勻性以及沉積速率受基板表 面與生成等離子間的交互作用的影響，基板支持件的處理位置可以根據(jù)在 CVD制造工藝條件中的制造工藝變量而加以調(diào)整。理想的等離子處理位 置取決于等離子處理反應(yīng)室的特性(如，反應(yīng)室大小、基板相對于抽氣口 的位置等)以及相對于基板表面的RF能量發(fā)射組件的組態(tài)。在實施例中， 等離子離子密度在等離子處理步驟中被調(diào)整時，處理位置也可以改變。
為避免對反應(yīng)室零件的電弧作用(arcing)、等離子造成的損傷，以及/ 或減少功率損失與減少在基板支持件238與反應(yīng)室底座202上不需要的沉 積，必須減少在下層體積19中的等離子生成或與零件的交互作用。典型 地等離子處理反應(yīng)室設(shè)計成避免等離子生成于反應(yīng)室體積17的無用區(qū)域 中，但是現(xiàn)今常用的技術(shù)卻不能應(yīng)用在這些允許反應(yīng)室零件進行相對運動 的反應(yīng)室中，或無法應(yīng)用在該些用于處理大面積基板(如，大于2000平方 厘米)的反應(yīng)室中。大面積基板會因為在大氣/真空界面處的零件所受到強 大大氣壓力、因RF接地所使得反應(yīng)室結(jié)構(gòu)復(fù)雜度提高與基板尺寸所造成 熱均勻性以及/或上述大型零件的大型零件部件的成本等因素而有一些特 殊的考慮。為解決這些議題，在一實施例中，安裝一種可在基板支持件238 與反應(yīng)室底座202間進行相對移動的物理屏障物(圖中未示出)以防止等 離子泄漏或產(chǎn)生于下層體積19中。在此實施例中，此物理屏障物可連接 于反應(yīng)室底部208與可移動的基板支持件238的表面上。在一實施例中， 該物理屏障物可以是導(dǎo)體，并以設(shè)置金屬、風(fēng)箱或可撓式導(dǎo)線網(wǎng)或網(wǎng)柵設(shè) 置為佳，如此一來可避免等離子的生成。在另一個實施例中，遮蔽位在下層體積19中的零件(圖中未示出)有助于減少這些零件上的沉積或與等
離子的交互作用。另一個實施例中，真空抽氣系統(tǒng)152以及/或真空抽氣系 統(tǒng)150的排空速率(如，抽氣速率以及在制造工藝體積18與下層體積19 間的傳導(dǎo))受控制以減少從制造工藝體積18至下層體積19的氣體流，進 而減少等離子轟擊與化學(xué)物的作用。
為了移除在等離子處理反應(yīng)室100中表面上的無用沉積物，使用一種 來自清洗源120的清洗氣體以移除在反應(yīng)室體積17內(nèi)的零件上的沉積， 其中上述氣體源系連接至入口 112上。清洗源120提供一種清洗劑，例如 解離氟，其被導(dǎo)入至反應(yīng)室體積17中。
群集工具設(shè)備及晶片編排
本發(fā)明還提供一種群集工具310，其包含至少一種能夠沉積高質(zhì)量柵 極介電層的等離子處理反應(yīng)室100。群集工具310具有優(yōu)點，因為其支持 諸如預(yù)先加熱基板、在制造工藝前預(yù)先清洗基板表面等制造工藝前步驟， 以及支持諸如后退火與冷卻等后制造工藝步驟，所有步驟皆發(fā)生在單一可 控制的環(huán)境中。使用一種用以沉積柵極介電層的可控制環(huán)境對于形成高質(zhì) 量柵極介電層而言為一個重要概念，因為將基板表面暴露在介于HDPO層 與介電層沉積步驟間的大氣污染物下，會導(dǎo)致已形成的柵極層的電性特性 不良，所以會使用分開的反應(yīng)室，甚至使用分開的系統(tǒng)以沉積HDPO層與 介電層。再者，若這些制造工藝在不需暴露于大氣污染源下完成或這些制 造工藝在進行HDPO層以及/或介電層沉積制造工藝之前或之后馬上完成， 則在群集工具中使用退火、預(yù)清洗以及/或預(yù)熱反應(yīng)室(皆于下文中闡述)將 減少在已形成的柵極介電層4中生成缺陷。
圖8表示群集工具310的代表性附圖，其具有一個等離子處理反應(yīng)室 100。群集工具310顯示一種可用以處理基板240而不需將基板暴露于空 氣中的群集工具。群集工具310包含中央傳送室312，其連接至負載閉鎖/ 冷卻室314A與314B、預(yù)熱室302以及處理反應(yīng)室340、 342、 344與346 上。中央傳送室312、負載閉鎖/冷卻室314A與314B、預(yù)熱室302以及處 理反應(yīng)室340、 342、 344與346密接在一起以形成密死循環(huán)境，在此密死循環(huán)境中，該系統(tǒng)在約10毫托至約1托之間的內(nèi)部壓力下運作。負載閉 鎖/冷卻室314A與314B具有多個可關(guān)閉的開口 ，分別包含負載門316A 與316B，以傳送基板240至群集工具310中。利用大氣中的機械手臂(圖 中未示出)而將基板240由基板儲存位置38A-D中的其中一個位置傳送至 負載閉鎖"令卻室314A或314B內(nèi)。
負載閉鎖/冷卻室314A或314B各自包含晶片盒317，其中有多個可 支持與冷卻基板的托架設(shè)置于晶片盒中。在負載閉鎖/冷卻室314中的晶片 盒317安置在升降組件(圖中未示出)上，以一格托架的高度作為移動方 式來升高或降低晶片盒317。對負載閉鎖室314A而言，負載門316A開啟 且基板240被置放在位于負載閉鎖/冷卻室314A的晶片盒317的托架上。 升降組件以一格一格托架高度的方式來升起晶片盒317,使得空的托架對 著負載門316A。另一個基板置放于空的托架上且此制造工藝重復(fù)直到晶 片盒上的所有托架放滿基板為止。此時，負載門316A關(guān)閉且負載閉鎖/ 冷卻室314A被排空至群集工具310內(nèi)的壓力。
隨后，開啟鄰接于中央傳送室312的負載閉鎖/冷卻室314A內(nèi)壁上的 縫閥320A?；?40通過中央傳送室312的機械手臂322工具而被傳送 至預(yù)熱室302中，在此基板被預(yù)熱至需求溫度。在一實施例中，基板240 在預(yù)熱室302中被加熱至約250°C至約450°C范圍內(nèi)的溫度。另一個實施 例中，基板240在負載閉鎖/冷卻室314A中被預(yù)熱至約250°C至約450°C 范圍內(nèi)的溫度，而不需由預(yù)熱室302來執(zhí)行此預(yù)熱功能。受控制器300所 控制的機械手臂322用以將基板由負載閉鎖/冷卻室314A的晶片盒317中 移除，將基板插入至預(yù)熱室晶片盒329的空托架上，以及將基板移開、留 在預(yù)熱室302的托架上。典型地，預(yù)熱室晶片盒329裝置在位于預(yù)熱室302 的升降組件(圖中未示出)上。在裝載一個托架之后，預(yù)熱式晶片盒329 被升高或降低，以讓另一個空托架能被機械手臂322所汲取。機械手臂322 接著由負載閉鎖/冷卻室314A的晶片盒317中取回另一個基板。
從某方面來說，機械手臂322將所有或部分基板240由預(yù)熱室晶片盒 329傳送至四個處理反應(yīng)室340、 342、 344與346的其中一個。每一個處 理反應(yīng)室340、 342、 344與346分別在其內(nèi)壁340A、 342A、 344A與346上選擇性地安裝相關(guān)的縫閥341、 343、 345或347，以隔離制造工藝氣體。 在一實施例中，處理反應(yīng)室340、 342、 344與346為上述的等離子處理反 應(yīng)室100。此種組態(tài)的等離子處理反應(yīng)室能夠在同一個反應(yīng)室中形成 HDPO層及公知PECVD沉積制造工藝的高質(zhì)量柵極氧化層。此實施例由 于群集工具310內(nèi)HDPO與PECVD反應(yīng)室之間的機械手臂322數(shù)量大幅 減少，故可改進基板產(chǎn)量(如，每小時所能處理的基板數(shù)量)。再者，實 施例可允許眾多不同種類的處理反應(yīng)室與各種反應(yīng)室組態(tài)連接至群集工 具310上以助于解決任何可能發(fā)生的制造工藝程序瓶頸。在另一個實施例 中，HDPO制造工藝在裝置于群集工具系統(tǒng)中的第一反應(yīng)室中完成，以及 第二介電沉積步驟在裝置于群集工具系統(tǒng)的第二處理反應(yīng)室中完成。在此 實施例中，第一模塊(如，處理反應(yīng)室340)裝設(shè)以執(zhí)行上述的HDPO制 造工藝，以及第二模塊(如，處理反應(yīng)室342)裝設(shè)成HDPCVD或PECVD 反應(yīng)器以沉積介電層。在此實施例中，在后續(xù)模塊(如，處理反應(yīng)室342) 中將介電層鋪設(shè)在基板240上之前，先令HDPO層成長基板240上。在一 實施例中，在基板在后續(xù)模塊(如，處理反應(yīng)室342)中被處理以前，先 將基板240從第一模塊(如，處理反應(yīng)室340)傳送至預(yù)熱室302中。在 基板于后續(xù)模塊中處理之前，在預(yù)熱室中先加熱基板至約250°C至約 450。C的溫度。
在處理反應(yīng)室340、 342、 344與346的至少其中一者內(nèi)處理基板240 之后，基板被傳送至負載閉鎖/冷卻室314B的晶片盒317內(nèi)。利用一種可 移除位于晶片盒317中基板上之熱的冷卻表面使基板于冷卻室中冷卻。利 用公知熱交換流體流經(jīng)安裝在該冷卻表面的熱交換器來冷卻該冷卻表面。 一但基板達到約20°C至約150°C的需求溫度時，基板通過開啟的負載門 316B而被移出反應(yīng)室314B，且被置放于基板儲存位置38A-D中的其中一 個位置上。
在群集工具310的一實施例中，群集工具310包含至少一個預(yù)清洗室 設(shè)置在處理反應(yīng)室340、 342、 344與346位置中的其中一個位置或位于預(yù) 熱室329的位置上。系統(tǒng)中增加的預(yù)清洗室用以在沉積柵極介電層4之前 先移除任何無用的材料(如，表面氧化物、污染物等)。預(yù)清洗制造工藝
32為等離子清洗制造工藝，其中可利用光濺鍍蝕刻以及/或利用等離子蝕刻化 學(xué)品(如，三氟化氮、三氟化碳等)以由基板表面上移除氧化物與其它污 染物。預(yù)清洗制造工藝典型地為利用惰性氣體(如，氬氣、氙氣、氪氣等)
以及利用由頻率約介于0.3MHz至約lOGHz間的RF頻率驅(qū)動的感應(yīng)以及 /或電容耦合等離子所執(zhí)行的非選擇性RF等離子蝕刻制造工藝。用以進行 預(yù)清洗制造工藝的RF功率取決于反應(yīng)室大小、所需的預(yù)清洗蝕刻速率、 以及基板偏壓。在預(yù)熱步驟之前或之后，但在等離子處理步驟之前，可以 增加一個預(yù)清洗制造工藝至群集工具310處理程序中。在一實施例中，預(yù) 熱及預(yù)清洗步驟在同一個反應(yīng)室中完成。另一個實施例中，預(yù)熱步驟在等 離子處理反應(yīng)室中完成而預(yù)清洗步驟在預(yù)熱步驟之前完成。另一個實施例 中，可于等離子處理反應(yīng)室100執(zhí)行處理步驟之前，先于反應(yīng)室100中原 處進行預(yù)清洗步驟。在又一個實施例中，預(yù)清洗步驟與預(yù)熱步驟可于處理 基板前在等離子處理反應(yīng)室100中原處進行。或者，在另一個實施例中， 可在將基板240置入群集工具310之前，先以諸如含有氫氟酸、氨水/雙氧 水、硝酸、氯化氫等水性溶液或溫和堿性溶液等濕式化學(xué)品來清洗基板 240。在群集工具中使用預(yù)清洗反應(yīng)室為形成高質(zhì)量柵極氧化層的重要概 念，因為在預(yù)清洗制造工藝完成后且HDPO層形成前，將p-Si源極、漏 極與通道表面暴露在大氣的污染物下，會導(dǎo)致柵極層的不良電性且破壞預(yù) 清洗制造工藝的目的。
在一個群集工具310的實施例中，群集工具310包含至少一個退火室， 設(shè)置于處理反應(yīng)室340、 342、 344與346的其中一個或位于預(yù)熱室329的 位置上。在系統(tǒng)中增加一個退火室可減少在柵極介電層形成過程中所產(chǎn)生 的缺陷數(shù)量。退火步驟為熱制造工藝，其中基板在退火室中以介于約400°C 至550。C間的溫度處理一段時間，退火步驟可發(fā)生在任何含氮氣、惰性氣 體或諸如大約95%氮氣與5%氫氣的氮氣與氫氣混合的環(huán)境中。退火步驟 也可以是在真空環(huán)境中進行。退火步驟大約需費時5至30分鐘，例如大 約10分鐘。因為需要增加產(chǎn)量，可能需要提供二個或更多個退火室。在 退火步驟完成后，基板240傳送到冷卻/負載閉鎖室314A-B的其中一個內(nèi) 以冷卻至操作溫度。進行退火步驟的方法實例以及于群集工具中的示范性硬設(shè)備進一步闡述于美國專利號6，610，374中，名稱為"Method Of Annealing Large Area Glass Substrates",其于2001年9月10日申請，在此
以參考方式且在不會與本發(fā)明的專利申請概念以及披露不一致的程度下 并入該案內(nèi)容。在群集工具的可控制環(huán)境中使用退火室對于形成高質(zhì)量柵 極氧化層而言為一個重要概念，因為在柵極介電層形成之后隨即進行退火 步驟能夠減少任何因內(nèi)部或外部應(yīng)力對柵極介電層所造成的傷害。
雖然上文已闡述本發(fā)明的具體實施例，然在不脫離本發(fā)明的基本精神 與范圍下，當可設(shè)計出本發(fā)明的其它具體實施例，且本發(fā)明的范圍由權(quán)利 要求界定。
權(quán)利要求
1.一種用于等離子處理基板的反應(yīng)室，包含一個或多個反應(yīng)室壁，其定義出等離子處理區(qū)域；基板支持件，安置在該等離子處理區(qū)域中以及用以支撐該基板在多個垂直分隔的等離子處理位置上；RF發(fā)射組件，裝設(shè)以傳送RF能量至該等離子處理區(qū)域；RF功率源，連接至該RF發(fā)射組件；以及氧化氣體源，與該等離子處理區(qū)域連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)室，其特征在于該RF發(fā)射組件為感應(yīng) 耦合RF能量發(fā)射組件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)室，其特征在于該RF發(fā)射組件為電容 耦合RF能量發(fā)射組件，以及與該等離子處理區(qū)域接觸的接地表面的表面 積和接觸該等離子處理區(qū)域之該RF發(fā)射組件的該表面積的比率介于約1: l至約2: l的范圍內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)室，其特征在于還包含控制器，連接至該RF功率源以及該氣體源，其中該控制器用以控制 輸送至該RF發(fā)射組件的RF能量，以及控制由該氧化氣體源輸送至該等 離子處理區(qū)域的氣體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的反應(yīng)室，其特征在于還包含內(nèi)存，連接至該控制器，該內(nèi)存包含具有內(nèi)建計算機可讀程序的計算 機可讀媒介，以指示該等離子處理反應(yīng)室之操作，該計算機可讀程序包含-多個計算機指令，用以控制該等離子處理反應(yīng)室做(1) 開始處理；(2) 移動該基板支持件至第一等離子處理位置；(3) 利用來自該氣體源的第一氣體以第一RF功率來處理該基板；(4) 經(jīng)過一段使用者定義的時間后，停止等離子處理；(5) 移動該基板支持件至第二等離子處理位置；(6) 利用來自該氣體源之第二氣體以第二RF功率來處理該基板；以及(7) 經(jīng)過一段使用者定義的時間后，停止等離子處理。
6. —種用于等離子處理基板的反應(yīng)室，包含 一個或多個反應(yīng)室壁，定義出等離子處理區(qū)域；基板支持件，安置在該等離子處理區(qū)域中并用以支撐該基板在多個垂直分隔的等離子處理位置上；第一RF發(fā)射組件，裝設(shè)以傳送RF能量至該等離子處理區(qū)域； 第一RF功率源，連接至該第一RF發(fā)射組件上； 第二RF發(fā)射組件，裝設(shè)以傳送RF能量至該等離子處理區(qū)域； 第二RF功率源，連接至該第二RF發(fā)射組件上； 氧化氣體源，與該等離子處理區(qū)域連接；以及控制器，連接至該第一RF功率源、該第二RF功率源以及該氣體源 上，其中該控制器用以控制輸送至該第一 RF發(fā)射組件的RF功率、輸送 至該第二 RF發(fā)射組件的RF功率，以及控制由該氧化氣體源輸送至該等 離子處理區(qū)域的氣體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的反應(yīng)室，其特征在于還包含 第三RF發(fā)射組件，設(shè)置用以傳送RF能量至該等離子處理區(qū)域； 第三RF功率源，連接至該第三RF發(fā)射組件；以及其中該控制器連接至該第一RF功率源、該第二RF功率源、該第三 RF功率源以及該氣體源上，其中該控制器用以控制輸送至該第一 RF發(fā)射 組件的RF功率、輸送至該第二 RF發(fā)射組件的RF功率、輸送至該第三 RF發(fā)射組件的RF功率以及從該氧化氣體源輸送至該等離子處理區(qū)域的 氣體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的反應(yīng)室，其特征在于該第一 RF發(fā)射組件為 RF線圈，該第二RF發(fā)射組件為氣體分配盤，以及該第三RF發(fā)射組件為 基板支持件。
9. 一種形成柵極介電層在基板上的方法，包含移動該基板至等離子處理反應(yīng)室的等離子處理區(qū)域內(nèi)多個位置中的 第一位置；導(dǎo)入氧化氣體混合物至該等離子處理區(qū)域；在基板表面溫度不高于約550° C時，產(chǎn)生等離子在該等離子處理區(qū) 域中，以形成在該基板上之氧化表面；移動該基板至該多個處理位置中的第二位置；以及形成介電層在該基板的該表面上，以形成厚度介于約100A至約6000A 間的柵極介電層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于該基板上的該氧化表面 之厚度介于約20A至約500A之間。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于形成在該基板表面上的 該介電層利用四乙基正硅酸鹽所形成的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于該氧化氣體混合物包含 氧氣源。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于該氧化氣體混合物還包 含氦氣、氫氣、氬氣、氙氣、氪氣或上述氣體之組合。
14. 一種形成柵極介電層在基板上的方法，包含移動該基板至等離子處理反應(yīng)室的等離子處理區(qū)域內(nèi)多個處理位置 中的第一位置；導(dǎo)入氧化氣體混合物至該等離子處理區(qū)域；在基板表面溫度不高于約550° C時，利用第一 RF發(fā)射組件產(chǎn)生等 離子在該等離子處理區(qū)域中；移動該基板至等離子處理反應(yīng)室的等離子處理區(qū)域內(nèi)該多個處理位置中的第二位置；導(dǎo)入介電層形成氣體混合物至該等離子處理區(qū)域中；以及在基板表面溫度不高于約550° C時，利用第二RF發(fā)射組件產(chǎn)生等 離子在該等離子處理區(qū)域中，以在該基板的該表面上形成介電層。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于該第一 RF發(fā)射組件為 感應(yīng)耦合RF發(fā)射組件，以及該第二 RF發(fā)射組件為電容耦合RF發(fā)射組件。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方纟去其特征在于該介電層形成氣體包含 四乙氧基硅垸或四乙基正硅酸鹽。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方纟去其特征在于該氧化氣體混合物包含 氧氣源。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于該氧化氣體混合物還包 含氦氣、氫氣、氬氣、氙氣、氪氣或上述氣體之組合。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于利用第一RF發(fā)射組件 以在該等離子處理區(qū)域中產(chǎn)生等離子之步驟還包含利用第二 RF發(fā)射組件 在該等離子處理區(qū)域中產(chǎn)生等離子。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于形成介電層之步驟是利 用含硅、含氧氣以及/或含氮氣氣體以及利用感應(yīng)耦合RF能量發(fā)射組件與 電容耦合RF能量發(fā)射組件加以完成。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于該電容耦合RF能量發(fā) 射組件為氣體分配盤或基板支持件。
22. —種用來形成高質(zhì)量柵極氧化層在基板上的群集工具，包含多個等離子處理反應(yīng)室，用以形成氧化表面在該基板上，以及沉積介 電層在該基板上，以形成柵極介電層；以及控制器，經(jīng)設(shè)計以維持該基板之溫度不高于約550。 C。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的群集工具，其特征在于還包含第二反應(yīng) 室，用以在形成該柵極介電層在該基板上之前，預(yù)先清洗該基板。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的群集工具，其特征在于還包含第二反應(yīng) 室，用以在形成該柵極介電層在該基板上之后，以介于約60。 C至約550 ° C之間的溫度退火該基板。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的群集工具，其特征在于還包含第二反應(yīng) 室，用以在形成該柵極介電層在該基板上之前，預(yù)熱該基板至介于約60 ° C至約550。 C之間的溫度。
26. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的群集工具，其特征在于該多個等離子處理 反應(yīng)室為多個高密度等離子氧化反應(yīng)室，該高密度等離子氧化反應(yīng)室包 含一個或多個反應(yīng)室壁，定義出等離子處理區(qū)域；基板支持件，安置在該等離子處理區(qū)域中以及用以支撐該基板在多個 垂直分隔的等離子處理位置上；RF發(fā)射組件，裝設(shè)以傳送RF能量至該等離子處理區(qū)域中；RF功率源，連接至該RF發(fā)射組件上；以及氧化氣體源，與該等離子處理區(qū)域連通。
27. —種用來形成高質(zhì)量柵極氧化層在基板上的群集工具，包含 第一反應(yīng)室，用以在不高于550。 C的溫度在基板上形成氧化表面；以及第二反應(yīng)室，用以在不高于550。 C的溫度在該基板上的氧化表面上 沉積介電層。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的群集工具，其特征在于還包含第三反應(yīng) 室，用以在形成該氧化表面在該基板上之前，預(yù)熱該基板至介于約60。 C 至約550° C之間的溫度。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的群集工具，其特征在于該第一反應(yīng)室為高 密度等離子氧化反應(yīng)室，該高密度等離子氧化反應(yīng)室包含一個或多個反應(yīng)室壁，定義出等離子處理區(qū)域；基板支持件，安置在該等離子處理區(qū)域中以及用以支撐該基板在多個垂直分隔的等離子處理位置上；RF發(fā)射組件，裝設(shè)以傳送RF能量至該等離子處理區(qū)域； RF功率源，連接至該RF發(fā)射組件上；以及 氧化氣體源，與該等離子處理區(qū)域連通。
30. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的群集工具，其特征在于該第二反應(yīng)室為等 離子化學(xué)氣相沉積反應(yīng)室，該第二反應(yīng)室包含一個或多個反應(yīng)室壁，定義出等離子處理區(qū)域；基板支持件，安置在該等離子處理區(qū)域中，用以支撐該基板；RF發(fā)射組件，裝設(shè)以傳送RF能量至該等離子處理區(qū)域；RF功率源，連接至該RF發(fā)射組件上；以及氧化氣體源，與該等離子處理區(qū)域連通。
31. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的群集工具，其特征在于還包含第三反應(yīng) 室，用以在該第一反應(yīng)室中處理該基板前，預(yù)先清洗該基板。
32. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的群集工具，其特征在于還包含第三反應(yīng) 室，用以在形成該柵極介電層在該基板上之后，以介于約60。 C至約550 ° C之間的溫度退火該基板。
33. —種用于等離子處理基板的反應(yīng)室，包含 一個或多個反應(yīng)室壁，定義出等離子處理區(qū)域；基板支持件，安置在該等離子處理區(qū)域中以及用以支撐該基板在多個 垂直分隔的等離子處理位置上；RF線圈，設(shè)置以傳送RF能量至該等離子處理區(qū)域；RF功率源，連接至該RF線圈上；氣體分配盤，裝設(shè)以傳送RF能量至該等離子處理區(qū)域； RF功率源，連接至該氣體分配盤；以及氧化氣體源，與該等離子處理區(qū)域連通。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的設(shè)備其特征在于該RF線圈為單匝線圈。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其特征在于還包含覆蓋物，其鄰接 該RF線圈，使得該覆蓋物可遮蔽該RF線圈免于受到該等離子處理區(qū)域 中所產(chǎn)生的等離子。
36. —種用于等離子處理基板的反應(yīng)室，包含 一個或多個反應(yīng)室壁，定義出等離子處理區(qū)域；基板支持件，安置在該等離子處理區(qū)域中以及用以支撐該基板在多個 垂直分隔的等離子處理位置上，其中該基板支持件用來將來自RF功率源 的RF能量傳導(dǎo)至等離子處理區(qū)域；氣體分配盤，安置在該等離子處理區(qū)域中，其中該氣體分配盤接地；以及氧化氣體源，與該等離子處理區(qū)域連通。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其特征在于與該等離子處理區(qū)域接 觸的接地表面的表面積與該基板支持表面之表面積的比率介于約1: 1至 約2: l之間。
全文摘要
一種利用高密度等離子氧化(HDPO)制造工藝以在MOS TFT組件中形成高質(zhì)量柵極介電層的方法與設(shè)備。在實施例中，HDPO層形成在通道、源極與漏極區(qū)域上以形成介電界面，以及一層或多層介電層被沉積在HDPO層上以形成高質(zhì)量柵極介電層。HDPO制造工藝通常利用感應(yīng)耦合以及/或電容耦合射頻(RF)發(fā)射組件以產(chǎn)生與控制生成在基板上的等離子，并注入含氧化源之氣體以長成界面層。第二介電層可以利用化學(xué)氣相沉積(CVD)或等離子增強型CVD(PECVD)沉積制造工藝而沉積在基板表面上。本發(fā)明亦提供一種群集工具(cluster tool)，其包含至少一種能夠沉積高質(zhì)量柵極介電層之特制化等離子處理反應(yīng)室。
文檔編號C23C14/16GK101310036SQ200580039023
公開日2008年11月19日 申請日期2005年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月16日
發(fā)明者約翰·懷特 申請人:應(yīng)用材料公司