1. 前言：
CVD（Chemical vapor deposition），是透過化學(xué)反應(yīng)將具揮發(fā)性的成分與其它氣體反應(yīng)以產(chǎn)生非揮發(fā)性且沉積在Substrate上的固態(tài)產(chǎn)物如生成導(dǎo)體鎢、多晶系，半導(dǎo)體單晶系，絕緣體介電材料PSG等等。所具備的特點(diǎn)是沉積的種類多樣化，成本低，且能夠批處理。和PVD相較起來，更明顯的優(yōu)點(diǎn)是在step coverage上的表現(xiàn)佳，CVD可避免step coverage的情況發(fā)生。
但隨著環(huán)保的需求逐漸抬頭，CVD制程含大量有毒、易燃燒、易爆炸物質(zhì)，且CVD的制程中及制程后包含了以水來清洗，或是再燃燒的過程，水洗造成水質(zhì)污染、再燃燒造成空氣污染，對環(huán)境都造成傷害。而PVD傷害較低，這將是本制程非常重要的優(yōu)點(diǎn)之一。
本文將先介紹PVD的制程，在比較不同PVD制程后，簡介蒸鍍、濺鍍不同的設(shè)備概況。
2. PVD介紹
物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition, PVD)是今日在半導(dǎo)體制程中，被廣泛運(yùn)用于金屬鍍膜的技術(shù)。以現(xiàn)今之金屬化制程而言:舉凡Ti、TiN、TiW等所謂的「反擴(kuò)散層」(barrier layer)，或是「黏合層」(glue layer);Al之栓塞(plug)及導(dǎo)線連接(inter connect)，以及高溫金屬如WSi、W、Co等，都可使用物理氣相沉積法來完成。隨著半導(dǎo)體芯片所需金屬層數(shù)(metal layer)愈來愈多，后段金屬鍍膜的比重也愈形重要，估計(jì)將來甚至可達(dá)到一半以上。因此而言，物理氣相沉積法，半導(dǎo)體制程上，扮演著舉足輕重的角色。一般來說，物理氣相沉積法可包含下列三種不同之技術(shù):
A.蒸鍍(Evaporation)。
B.分子束磊晶成長(Molecular Beam Epitaxy, MBE)。
C.濺鍍(Sputter)。
3. 蒸鍍介紹 
以熱將蒸鍍源加熱，使蒸發(fā)成蒸氣，到被鍍物上沉積。如表1，是蒸鍍在實(shí)際過程中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)過程表示式。蒸鍍以熱將蒸鍍源加熱，使蒸發(fā)為蒸氣后沉積。所以本制程的缺點(diǎn)在于成分的控制不易，舉表1中的MX分解為例。由于采用蒸發(fā)的方式，若是蒸發(fā)化合物，如硫化二銀，就有可能產(chǎn)生硫和銀分解的狀況，使得被鍍物的成分不精確。此外，在表1的受熱分解方程式中，Oxides會(huì)因熱分解而產(chǎn)生氧氣和還原的元素，但氧氣卻容易被vacuum pump吸收，造成蒸發(fā)源和沉積物之間成分的不相等，發(fā)生明顯的成分不精確。
此外，在蒸鍍合金時(shí)，被鍍物的鍍膜不會(huì)依照合金的比例，反而會(huì)依照合金蒸發(fā)后的蒸氣壓比鍍在被鍍物上，造成被鍍膜成分的估算錯(cuò)誤。
4. 分子束磊晶生長
此制程有實(shí)際執(zhí)行上的困難度，并不常在工業(yè)界中使用，故不討論。
5. 濺鍍
濺鍍利用電漿產(chǎn)生的離子，借著離子對被覆材料電擊靶材的轟擊，使電漿內(nèi)具有被覆材料的原子，在進(jìn)行薄膜沉積反應(yīng)。
濺鍍本身受到濺射原子，多元散射方向的影響，不易得到在接觸洞(contact hole)連續(xù)且均勻覆蓋(conformal)的金屬膜，進(jìn)而影響填洞(hole filling)或栓塞(plug-in)的能力。因此，現(xiàn)在濺鍍技術(shù)的重點(diǎn)，莫不著重于改進(jìn)填洞時(shí)之階梯覆蓋率(step coverage)，以增加Ti/ TiN反擴(kuò)散層/黏合層/濕潤層(wetting layer)等之厚度:或是發(fā)展鋁栓塞(Al-plug)及平坦化制程(planarization)，以改善組件之電磁特性，并簡化制造流程，降低成本等。
現(xiàn)今傳統(tǒng)的濺鍍方法，無法在小接觸口尺寸及高尺寸比的接觸洞，得到理想的階梯覆蓋率。過于嚴(yán)重的接觸洞口肩部沉積(shoulder或overhang)，常會(huì)導(dǎo)致洞口完全被封住。以致洞口底部留下孔隙(voids)，而無法達(dá)到所需的沉積厚度。下述三種方法即為了改善不良的階梯覆蓋率，而發(fā)展出來的技術(shù):
5.1 長距離拋鍍（Long Throw）
借著增加靶極(target)與晶圓間的距離（約一般濺鍍距離的兩倍），并且減少通入氣體之流量(亦即在較低的制程壓力下操作)。從靶極被濺射而出的金屬原子，便有較大的機(jī)率，不致在濺鍍的過程中，與其它金屬原子或氣體分子產(chǎn)生碰撞，而導(dǎo)致斜向之運(yùn)動(dòng)。也就是說Long Throw的精神在于努力提高被濺鍍原子的平均自由路徑(mean-free．path)．以減少其碰撞及散射的機(jī)會(huì)。如此一來，可以得到一方向性佳，且垂直于晶圓表面的原子流量(Flux)，因此可以明顯改善填洞時(shí)對底部的覆蓋率(bottom coverage)。
然而，Long Throw明顯地沉積速率偏低，而且在同一晶圓上周圍(edge)與中央(center)的厚度均勻度(thickness uniformity)并不十分理想．對于需有精確厚度控制的制程，是一大問題。另外，隨著晶圓尺寸增大，Long Throw所帶要的靶極至晶圓距離，也勢必得作等比例以上的放大，這不僅是加高了濺鍍室的高度，而且更增加了硬件設(shè)計(jì)、安裝及維修的困難。尤其是隨著濺鍍室尺寸的變大、其濺鍍金屬原子的沉積速率亦有可能愈發(fā)降低，勢必影響到工業(yè)界接受的程度。
5.2 直向性柱狀管濺鍍(collimated Flux)
如果我們在濺鍍室中，在介于靶極與晶圓之間置入如圖1所示的柱狀管(Collimator)。此柱狀皆是由許多細(xì)小的蜂巢結(jié)構(gòu)所組成，每一柱狀管的蜂巢結(jié)構(gòu)(cell)，具有固定的高度/直徑之尺寸比(Aspect ratio)。由靶極所濺射而出的金屬原子，只有在某些角度之內(nèi)，才可能通過柱狀管，而到達(dá)晶圓表面。其余大部分之斜向發(fā)射，皆會(huì)被此柱狀管所阻擋(filter out)，而自然沉積在柱狀管上。換言之，此柱狀管乃扮演著一類似，「濾網(wǎng)」的功能，只允許近乎直角的濺鍍原子通過，而其過濾之效率，乃是由柱狀管蜂巢結(jié)構(gòu)的高度直徑之尺寸比所決定。尺寸比愈大，所脫掉的原子愈多，愈可得到非常直向的原子流量。
由于過濾的金屬太多，其沉積速率較一般濺鍍慢上一倍以上，而且更會(huì)隨著柱狀管使用時(shí)間之增加更形惡化。(因?yàn)榉涑步Y(jié)構(gòu)的直徑，會(huì)隨著金屬不斷的沉積，而愈來愈小，使濺鍍金屬愈難通過)。此外，由于濺鍍金屬與柱狀管之間，因材質(zhì)、溫度、沉積厚度等各種不同變因，所引發(fā)的機(jī)械應(yīng)力(mechanical stress)或熱應(yīng)力(thermal stress)，更會(huì)使得沉積在柱狀管上的金屬沉積物，有剝落（peeling）之慮，無形中成為一個(gè)潛在的微塵來源(particle source)。另一項(xiàng)使用柱狀管的缺點(diǎn)在于其濺鍍金屬(尤其是Ti)的薄膜特性，如應(yīng)力、均勻度等．對于柱狀管的狀態(tài)，非常敏感。有柱狀管之濺鍍室，必須先經(jīng)過充份的「熱機(jī)」(bake out)與「熱靶」(burn in)．方能確保各種薄膜性質(zhì)的一致。如此一來，無可避免的增加了預(yù)防保養(yǎng)(Preventive Maintenance P/M)后，所需之復(fù)機(jī)時(shí)間。
Long Throw與Collimated Flux兩種方法，對于小于0.2μm以下的接觸洞大小，無法提供足夠的底部覆蓋率。所以為了繼續(xù)金屬濺鍍的技術(shù)壽命，必須發(fā)展出另外新的制程技術(shù)，新技術(shù)必須:
A.大幅增加小尺寸，高尺寸比之接觸洞的底部覆蓋率。
B.改善沉積速率．以提高芯片產(chǎn)能(Throughput)。
離子化金屬電漿(Ionized Metal Plasma)的技術(shù)。簡稱為IMP技術(shù)，應(yīng)用了較一般金屬濺鍍高上10～100倍的電漿密度。以下為IMP的基本介紹:
5.3 離子化金屬電漿(IMP)
IMP的基本示意圖，如圖2所示。其中包含了一組傳統(tǒng)的磁式直流電源(Magnetron DC power)，以及另一組無線電頻率之交流電源(RF power)。由Magnetron DC power所產(chǎn)生的電漿，用以將靶極上的金屬原子濺射出來。當(dāng)金屬原子行經(jīng)濺鍍室中的空閑時(shí)，若通入較高的制程氣壓，則金屬原子便有大幅的機(jī)會(huì)與氣體產(chǎn)生大量碰撞，因而首先被「熱激化」(thermally activated);若與此同時(shí)，施與RF power之電磁震蕩，用以加速金屬與氣體及電子間的碰撞，則便有大量的濺鍍金屬可被「離子化」(Ionized)，離子化的濺鍍金屬，會(huì)因?yàn)榫A臺(tái)座上因電漿而自然形成之自生負(fù)偏壓(self-bias)，而被直線加速往晶圓表面前進(jìn)。如此一來，便可獲致方向性極佳的原子流量(換句話說，極優(yōu)異的底部覆蓋率)，與不錯(cuò)的沉積速率。若在在晶圓臺(tái)座上選擇性地裝上另一組RF偏壓，以期達(dá)到更佳的底部覆蓋率，并且更可藉此改變沉積薄膜的晶體結(jié)構(gòu)。濺鍍金屬被離子化的機(jī)率，取決于其停留在電漿中的時(shí)間。若停留時(shí)間愈長，則其被熱激化與離子化的機(jī)率也愈大。
通常出靶極被濺射下來的金屬原子，都帶有極高的能量(1到10ev)與極高的速度。這些高速原子在電漿中停留極短，便會(huì)到達(dá)晶圓表面，而無法被有效的離子化。因此IMP必須藉金屬原子與氣體之有效碰撞，來減慢其速度以拉長其停留時(shí)間。如圖3所示。同時(shí)IMP亦可以沉積較少之厚度，仍可達(dá)到所需底部的覆蓋厚度。如此一來，不僅可直接減少金屬沉積的成本，更因沉積時(shí)間亦得以縮短，整體的芯片產(chǎn)能率(throughput)，將得以提高;所以制造成本較傳統(tǒng)濺鍍?yōu)榈汀?
由于離子化電漿的濺鍍制程日易成熟，所以在制程及設(shè)備上的發(fā)展已經(jīng)有相當(dāng)進(jìn)步，目前所發(fā)展出的離子化濺鍍制程可區(qū)分為下列四種種類
A. DC
B. RF
Magnetron
Reactive
如圖3，為DC和RF的濺鍍制程及設(shè)備示意圖。DC濺鍍（also known as diode or cathodic sputtering），是利用高壓電源產(chǎn)生大量離子撞擊靶，以達(dá)成濺鍍的目的。而RF sputtering則是透過self-bias的voltage產(chǎn)生RF signal，讓正負(fù)電流積分出的面積相等，避免電極版上充滿負(fù)電。Magnetron的制程如同課程講義所說，加入磁場，延長電子的運(yùn)動(dòng)路徑，增加電子與起體分子的碰撞率，增加離子數(shù)。Reactive則是較新的技術(shù)，以化學(xué)反應(yīng)的方法來產(chǎn)生離子，以轟擊靶材。
6. 蒸鍍、濺鍍、分子束磊晶成長三者的比較
表2為此三種方法之比較。由于濺鍍同時(shí)達(dá)成較佳的（1）沉積效率、（2）大尺寸的沉積厚度控制、(3)精確的成份控制、(4)較低的制造成本。所以濺鍍是現(xiàn)今硅基半導(dǎo)體工業(yè)中主要采用的方式，而蒸鍍多用在化合物半導(dǎo)體工業(yè)中或是實(shí)驗(yàn)室級(jí)設(shè)備。
| 性質(zhì) 方法 | 沉積速率 | 大尺寸厚度控制 | 精確成分控制 | 可沉積材料之選用 | 整體制造成本 |
|
蒸鍍(Evaporation) |
極慢 |
差 |
差 |
少 |
差 |
|
分子束磊晶生長 (MBE) |
極慢 |
差 |
極優(yōu) |
少 |
差 |
|
濺鍍 (Sputter) |
佳 |
佳 |
佳 |
多 |
佳 |
表2 三種物理氣相沉積法的比較
7. PVD制程設(shè)備介紹
市面上關(guān)于PVD的設(shè)備雖然相當(dāng)多，各家也都有獨(dú)特的技術(shù)。但是在搜集資料上的過程中，設(shè)備的資料，卻明顯的相當(dāng)稀少。下文所介紹的設(shè)備，則以蒸鍍、濺射裝置為主。
7.1 蒸鍍
真空蒸鍍機(jī)
在蒸鍍設(shè)備中，最傳統(tǒng)的蒸鍍機(jī)，就是如圖4的真空蒸鍍機(jī)。透過熱，將靶材蒸氣，沉積到被鍍物上。
圖4為設(shè)備圖，而圖5則為真空蒸鍍的示意圖。底部放置的是蒸鍍的source，在四周上布上wafer substrates。這些substrates安裝在2～3個(gè)類似鍋蓋型的蓋子上，使得在一次的蒸鍍過程中，可以鍍上許多substrate， 
提高生產(chǎn)量，并在機(jī)組使用運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)，讓這些蓋子不斷對著surface source旋轉(zhuǎn)，若要分析為何這些座臺(tái)要做成的幾何形狀要是圓形或是橢圓形？要擺幾個(gè)？在座臺(tái)上的substrate要如何分布才符合要求？要探求答案，這其中就牽涉了許多幾何模型與數(shù)學(xué)運(yùn)算推導(dǎo)。
若只考慮最基本的要求，在真空蒸鍍機(jī)中，扣除考慮產(chǎn)量、消耗能量等等成本性因素，而以產(chǎn)品的良率、作為優(yōu)先的考慮時(shí)。就要顧慮到是否在座臺(tái)上每片substrate彼此之間的薄膜厚度都沉積到相同（或是相似）。
此外，在同一片里沉積的厚度也必須相似（就是所謂的真平度），substrate上的薄膜厚度必須均勻，要符合這些要求，然后又符合到高產(chǎn)量、低消耗等等問題，就是考驗(yàn)著半導(dǎo)體制程設(shè)備的設(shè)計(jì)師必須要規(guī)劃出制程設(shè)備應(yīng)該如何具備到應(yīng)有的功能。 
先考慮每片之間沉積的厚度必須相同的問題，分析圖5、圖6的surface source沉積圖，推導(dǎo)出公式：
令
=total evaporated mass， 令
=被鍍物面積上的接收量
則 
，則可由此得到蒸鍍在同一接收量的強(qiáng)度下，source的角度對距離關(guān)系圖。
圖7中有許多條橢圓形實(shí)線，每一條橢圓形實(shí)線，都代表特定的n值，只要沿著同一條實(shí)線（在2度空間為線，在3度空間則為橢圓面），所接受的蒸鍍量相同。
而n值的決定，必須仰賴不同金屬或不同的制程條件，才能決定不同的n值，這條實(shí)線會(huì)隨n不同而有所改變，但大體都成橢圓狀。所以這是為何蓋子要做成近似大同電飯鍋鍋蓋的形狀，這樣才能符合圖7中的橢圓狀曲線。除了座臺(tái)的形狀，座臺(tái)在蒸鍍的過程中，座臺(tái)旋轉(zhuǎn)，更能達(dá)到薄膜厚度在substrate彼此間均勻分布的目的。
就像光在不同的距離和不同的入射角強(qiáng)度不同一般。蒸鍍也會(huì)造成在不同的角度及距離厚度不均勻的狀況發(fā)生，見圖8，令L為從substrate中點(diǎn)到邊緣的距離，h則為source到substrate的距離，可清楚的從圖中看出，當(dāng)蒸鍍?nèi)肷涞慕嵌仍狡珪r(shí)，沉積的厚度越薄，所以在每個(gè)座臺(tái)上安放的substrate空位大小為多少，也必須從沉積厚薄的分布來考慮。以得到一個(gè)均勻的厚度。此設(shè)備的substrate的臺(tái)座上，要如何規(guī)劃出被鍍物離source的角度和距離，才能夠在均勻的沉積下，得到最大的產(chǎn)量。在在都是設(shè)備工程師需要考慮的問題。
電子束真空蒸鍍機(jī)（Electron Beam Evaporator）
如圖9為設(shè)備照片圖，本設(shè)備主要的使用原理，是利用e-gun產(chǎn)生帶電離子，來轟擊靶材，使得靶材蒸發(fā)，鍍到被鍍物上。
本設(shè)備具有下列特點(diǎn)
A.經(jīng)常使用在高純度的薄膜上，所以污染較少。
B.幾乎適用于任何材料，而且沉積速率容易控制。
C. The effective crucible is the unmelted skull material next to the water-cooled crucible or copper hearth.
D.可以使用multiple-source unit，以因應(yīng)連續(xù)多層的制程或是同時(shí)啟動(dòng)的沉積條件。
E.如圖10，可從上視圖看出4個(gè)圓圈，代表說可以鍍完4個(gè)再取出substrate，以批處理的方式，增加工作效率。
本設(shè)備和傳統(tǒng)蒸鍍的不同在使用了e-gun作為加熱的組件，而非傳統(tǒng)的電阻等加熱方式，所以整體工作機(jī)臺(tái)的溫度不易提升，便可提高沉積物的純度，控制整體工作環(huán)境的污染。如圖11即為e-gun的實(shí)體圖、圖12則說明了e-gun的操作狀況，將欲鍍物放置在坩鍋中，thermionic filament自下方一端陽極、一端陰極的射管加速后射出，中間經(jīng)過磁場轉(zhuǎn)彎，然后轟擊靶材，使的靶材變?yōu)閑vaporant蒸鍍在被鍍物上。
Configuration of the e-gun source說明如下：
A.電子以熱離子的形式離開加熱的細(xì)絲
B.陰極細(xì)絲的assembly potential被加負(fù)偏壓（相對于grounded anode by anywhere from 4~20kV），以控制電子動(dòng)能
C.磁場將電子轉(zhuǎn)向270度，并將電子定位在靶材上，使evaporant charge在ground potential。 
蒸鍍設(shè)備的規(guī)格考慮因素介紹
A.加熱器必須在整體系統(tǒng)達(dá)到negligible vapor pressure前先達(dá)到升華點(diǎn)的溫度，以免形成合金。
B.加熱器不可污染蒸氣，與蒸氣反應(yīng)或化為合金，
C.在電阻型加熱的sources中，需要低電阻與高電流的電源供應(yīng)。
D.下列表為各種具有耐火性質(zhì)的金屬融點(diǎn)
|
|
Tungsten (W) |
Tantalum (Ta) |
Molybdenum (Mo) |
|
Melting point (K) |
3695 |
3293 |
2895 |
E.從上述說明可知，越不容易融化的物質(zhì)，越適合作為heating sources。
鎢線 sources
1. Helical coils: used for metals that wet tungsten readily
2. 錐形籃（basket）：適合用在不易wetting的材料
耐火板金sources
適合用在要先融化再沸騰的材料
Sublimation furnaces
避免evaporant 顆粒四處濺射
陶瓷材料
一般而言，是由Oxides, pyrolytic BN,graphite和耐火材料所做成的圓柱狀試杯。
F.加熱方法：電阻加熱、高頻induction電流加熱兩種方法較為常見，但這些方法的缺點(diǎn)有：
容易被heaters，支撐的材料污染
會(huì)被相當(dāng)?shù)偷妮斎腚娫此较拗?
不易沉積高純度的薄膜
越高融點(diǎn)的材料，沉積速度往往越慢
G.評(píng)估比較
| Heat Sources |
Advantages |
Disadvantages |
|
Resistance |
No radiation(以原物質(zhì)負(fù)載同物質(zhì)) |
Contamination |
|
Electron-beam |
Low contamination |
No radiation |
|
RF |
No radiation |
Contamination |
|
Laser |
No radiation, low contamination |
Expensive |
H.圖13為各種蒸鍍的設(shè)備材料圖示、圖14則表示了蒸鍍過程應(yīng)有的組件。在中央有一項(xiàng)組件名稱為source bottle，這樣組件的功能是為了避免在材料升華時(shí)，蒸氣溢散，所以用一開孔的盒子將蒸氣包住。
7.2 離子化濺鍍的制程設(shè)備介紹
Ion-beam-assisted deposition
Ion-beam-assisted deposition的制程和圖15相似，是以離子束取代電漿，讓蒸鍍的蒸氣，受到離子束的撞擊而鍍在substrate上。但在設(shè)備的裝置上則差異較大。在圖16中，Ion source和evaporation的控制是兩相獨(dú)立的控制系統(tǒng)，兩者皆可獨(dú)立操作而彼此不受影響。而Shutter 的旋轉(zhuǎn)決定了空格的開關(guān)與否。若是空格打開則substrate沉積開始，若是關(guān)閉，則substrate不會(huì)受到沉積物的附著。 substrate holder具有旋轉(zhuǎn)的功能， Ion probe 用以檢測離子束密度、濃度。所以本設(shè)備可以有兩種型態(tài)的configuration工作型態(tài)。
dual-ion-beam system：一個(gè)ion beam來濺鍍靶材，另一個(gè)ion sourece轟擊depositing film
ion-assisted deposition：一個(gè)ion source用來連接材料源蒸發(fā)source，并且配合著快速的薄膜沉積以及離子轟擊。
Ionized cluster beam deposition
如圖17，因?yàn)樵雍驮娱g彼此會(huì)有互斥現(xiàn)象，所以一個(gè)一個(gè)的原子，比較不容易在被鍍物表面沉積。 Ionized clusters 是為了加速電子打成離子聚為一團(tuán)的技術(shù)，在圖17中就可以看出離子團(tuán)比較容易在表面附著的情況。雖然一團(tuán)比起一顆容易成核，但在制程中特別需要注意溫度。至于制程的設(shè)備，則顯示在圖18。當(dāng)中性原子團(tuán)從source material射出后，以電子打成一團(tuán)。nozzle accelerating electrode 是為了電極加速，然后有帶電的cluster和沒有帶電的cluster，最后會(huì)在substrate上沉積。
8. 專利新知
濺鍍裝置
公告編號(hào)：332896
發(fā)明人：小林正彥
說明：本發(fā)明是一種半導(dǎo)體制程的濺鍍設(shè)備。利用濺鍍法沉積薄膜，可以在高密度電路、高縱橫筆的孔洞結(jié)構(gòu)，得到較佳的覆蓋率。然而傳統(tǒng)方法均有缺陷。圖19包含了（1）真空容器（2）陰極，一靶位于陰極正前方（3）基版座。陰極上靶大小Dt于Q1角度滿足tanQ1＝（Dt-Ds）/2L及Q2角度滿足tanQ2＝A/B。A為被沉積細(xì)孔開口直徑或?qū)挾�、B為該孔之深度、Ds為基板大小、L為靶至基板距離。本裝置可作為磁控管濺鍍，主要特征在于可依據(jù)薄膜沉積于基版上的大小、細(xì)孔縱橫比及靶至基板距離，依據(jù)上述公式選擇最適當(dāng)尺寸之靶，其中最好將N值設(shè)為0.7～1.2以達(dá)道具高能量效率，又有足夠的細(xì)孔底部覆蓋率。當(dāng)Dt決定后，基板周圍細(xì)孔底部覆蓋不均的現(xiàn)象會(huì)消失。上述公式，除了對低壓長距離濺鍍具有功效外，對于其它不同的濺鍍裝置亦適用。
薄膜氣相淀積裝置
公告編號(hào)：331652
發(fā)明人：村上武司
說明：本發(fā)明是關(guān)于薄膜氣相淀積裝置，適合在氣相中淀積裝置，適合在氣相中淀積如鈦酸鋇/鈦酸鍶等高介電常數(shù)薄膜。
高介電常數(shù)材料之薄膜氣相淀積的特征在于氣相材料氣體必須保持在很窄的高溫范圍，若反應(yīng)室中有不規(guī)則的溫度變化，則材料 會(huì)自氣相析出，污染反應(yīng)室，浪費(fèi)材料。此外，反應(yīng)室中環(huán)境溫度與機(jī)才溫度必須彼此嚴(yán)格地分別控制，薄膜性質(zhì)不易穩(wěn)定控制。
如圖20，包含了反應(yīng)室、溫室控制構(gòu)件、基材旋轉(zhuǎn)構(gòu)件、基材溫度控制構(gòu)件、反應(yīng)物氣體供應(yīng)夠件、氣體排放構(gòu)件。
利用基材加熱器精密且快速的控制基材溫度（是基材溫度，加熱器可改變與基臺(tái)的距離）。基材旋轉(zhuǎn)構(gòu)件具有中空轉(zhuǎn)子支撐并旋轉(zhuǎn)基材。反應(yīng)溫度調(diào)節(jié)構(gòu)件調(diào)節(jié)反應(yīng)室內(nèi)反應(yīng)氣體溫度，并防止反應(yīng)氣體析出污染反應(yīng)室。
在濺射后操控一基底之方法和濺射裝置
公告編號(hào):332307
發(fā)明人:小林正彥
說明：此專利是為了解決于濺射射沉積薄膜后，處理基底的技術(shù)和裝置的相關(guān)問題。
以濺射射技術(shù)進(jìn)行薄膜沉積的一項(xiàng)問題是膜質(zhì)量（如金屬聯(lián)機(jī)的電阻系數(shù)）的穩(wěn)定。在傳統(tǒng)的濺射裝置中，沉積膜質(zhì)量的不穩(wěn)定導(dǎo)因于基底性貸的變動(dòng)，尤其是在基底由濺射室取出時(shí)，高溫基底在大氣環(huán)境下，雖然時(shí)間很短，但高溫薄膜吸收氧、水氣等，將造成質(zhì)量不穩(wěn)定。圖21，為本發(fā)明之裝置且示意圖。在完成真空濺射沉積薄膜后，高溫基底放入冷卻臺(tái)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)強(qiáng)迫冷卻到一定沮度以下，才取出于大氣環(huán)境中。如此，可避免傳統(tǒng)裝制造成如熱阻變化等不穩(wěn)定薄膜性質(zhì)。
9. 未來PVD的發(fā)展趨勢
近年來半導(dǎo)體組件設(shè)計(jì)朝高密度、高速度化，配線朝多層化及微細(xì)化之趨勢，尤其是運(yùn)用于邏輯組件上之制程，當(dāng)晶體間配線之線寬及間距變小時(shí)，伴隨而來之訊號(hào)延遲及電致遷移(Electro migration, EM)問題則不容忽視。因此，未來選擇低阻抗、耐高電流之配線材料．及低介電常數(shù)(Low-K)之絕緣層，將是未來發(fā)展之課題。
近年來對于配線材料改進(jìn)方面，主要將銅當(dāng)做下一世代之主要線材。因?yàn)殂~配線與日前廣泛使用之鋁配線相比，有較低之阻抗值(Cu:1.7;Al:2.7)，較高之熔點(diǎn)(Cu:l083C; A1:660C)，以及電致遷移方面比起鋁配線有較佳之可靠度特性。另外一方面，在于配鎳之結(jié)構(gòu)上與目前配線有所不同，早期為鍍完鋁配線膜后上光阻，蝕刻鋁配線。未來主流則為波紋法(damascene process)，先上絕緣層后蝕刻絕緣膜形成所需之配線溝槽后，做阻障層及銅膜之配線，之后再利用化學(xué)機(jī)械研磨法(CMP)將銅及阻障層給予去除，即完成銅之配線制程。重復(fù)上述步驟即可得平坦化之多層配線。
銅膜之堆積法有:物理氣相沉積法(PVD)、化學(xué)氣相沉積法(CVD)等方法。在半導(dǎo)體設(shè)備中，PVD之技術(shù)理論是最容易被接受的。不過在于階梯被覆性(step Coverage)之改良上，各廠家在設(shè)備上都有特別之設(shè)計(jì)，CVD則超過10年以上之研發(fā)，目前仍在進(jìn)行中。
另一個(gè)PVD必須面對的課題，當(dāng)是隨著低介電常數(shù)之命電化合物層材料(low-dielectric)之引入，PVD所能拱作的制程溫度，也必須隨之降低。這對上述的鋁栓塞及平坦化制程，將是極大的考驗(yàn);因此如何發(fā)展低溫的PVD制程，將是另一項(xiàng)重點(diǎn)。
最后，在進(jìn)入0.l8μm以下的世代，Cu成功取代Al而成為導(dǎo)線金屬�？梢钥隙ǖ氖荘VD以其優(yōu)秀的鍍膜能力及低制造成本，必將是大家率先發(fā)展的重點(diǎn)，也勢必將帶動(dòng)另一場金屬化制程的創(chuàng)新。