专利名称：稳定材料层性质的方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体工艺，且特别涉及一种稳定材料层性质的方法。
背景技术：
薄膜沉积是半导体工艺中很重要的步骤之一。一般而言，半导体组件是由层数不等且材质厚度不同的薄膜(材料层)所构成。这些薄膜(材料层)性质的稳定度会影响半导体组件的效能，因此在半导体工艺中，如何稳定材料层性质是很重要的。
举例来说，在进行材料层的沉积时，通常是将多个晶片堆栈放置于一个晶片盒中，然后利用机器手臂依序从晶片盒中取出晶片传送到反应室中，进行材料层沉积步骤，之后再将已形成有材料层的晶片送回晶片盒中存放。由于晶片盒处于常压之下，因此，当第一片晶片被送回晶片盒时，晶片会从原本几乎近似真空的状态被移往大气中，而且其薄膜表面会与大气中的氧气产生氧化反应，此反应将造成晶片的阻值提高，且每一个晶片其氧化的程度会随着存放时间长短而有所不同，换言之，第一片晶片上的材料层性质会与最后一片晶片上的材料层性质不同。如此的差异对后续的工艺会造成一定程度的影响，进而影响半导体组件的稳定性及合格率。
另外，已形成材料层的晶片被放回晶片盒中存放时，若此晶片表面会释放出反应残存的气体而产生所谓的出气现象(outgassing)，则从晶片上扩散出的气体会污染其它尚未处理的晶片表面，当这些被污染的晶片再去进行材料层沉积时，则会使材料层中同时具有原本的材料以及沾覆于芯片的污染物，而导致产品的合格率下降。因此，针对上述现有技术的缺点，提出一种可以有效稳定材料层的方法并降低出气现象对晶片的污染是很重要的。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是提供一种稳定材料层的方法，将晶片存放于充满气体的晶片盒中，藉此稳定晶片上的材料层的性质，避免因氧化程度的差异造成各个晶片的表面性质的不一致。
本发明的再一目的是提供一种稳定材料层的方法，藉由将沉积完成的晶片存放于充满气体的晶片盒，以减少因晶片上的残存气体所造成的出气现象，避免出气现象对晶片盒中其它未处理晶片的污染。
本发明提出一种稳定材料层性质的方法，将一晶片传送至反应室形成一层材料层，其中材料层的材质可以是金属、金属氮化物、金属硅化物或氧化物所组成的族群。接着，将覆盖有材料层的晶片传送至充满一气体晶片盒中存放。其中所填充的气体例如是惰性气体或氧气，当一惰性气体充满晶片盒时，可以减缓晶片表面的氧化情况，并降低因氧化所造成阻值的增加，使得晶片上的材料层的性质更佳稳定，当然，藉由氮气的吹送，亦可以将沉积反应残存的气体从晶片盒中移出以降低出气现象对其他晶片的污染。另外，当晶片盒充满一氧气时，则会加速材料层表面的氧化程度，使得阻值变大，如此可以增加晶片盒中晶片表面性质的稳定性，当然，藉由氧气的吹送，亦可将反应残存的气体从晶片盒中排出，以降低出气现象对其他晶片的污染。
本发明又提出一种稳定材料层性质的方法，多个晶片存放于晶片盒中，将晶片依序传送至反应室形成一材料层，其中材料层的材质可以是金属、金属氮化物、金属硅化物或氧化物所组成的族群。接着，将覆盖有材料层的晶片依序送回充满一气体的晶片盒中存放，其中在第一片晶片与最后一片晶片工艺过程的期间，此晶片盒都是充满一气体的，如此可以稳定材料层的性质，使得晶片盒内的第一片晶片到最后一片晶片都具有相同的性质。
本发明将沉积完成的晶片存放于充满惰性气体的晶片盒中，可以减缓已形成有材料层的晶片表面接触大气所造成的氧化现象，达到稳定材料层的目的。
又本发明将沉积完成的晶片存放于充满氧气的晶片盒中，可以加速已形成有材料层的晶片表面的氧化，达到稳定材料层的目的。
又本发明将沉积完成的晶片存放于充满气体的晶片盒中，可以将反应残存的气体排出，降低出气现象对其它未处理晶片表面的污染。
而且，本发明直接将气体通入晶片盒，无需加装其它昂贵的设备，所以不需提高工艺设备的成本就可以解决现有技术的问题。因此，本发明可有效提升晶片的合格率及稳定性。
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明。
图1为本发明优选实施例的一种形成材料层的工艺设备图；以及图2为本发明优选实施例的一种形成材料层的工艺流程图。
其中，附图标记说明如下100晶片盒；102反应室；104入气口；106出气口；200、202、204、206、208步骤。
具体实施例方式
图1为示出本发明优选实施例的一种形成材料层的工艺设备图。图2为示出本发明优选实施例的一种形成材料层的工艺流程图。
请同时参照图1与图2，提供多个晶片(步骤200)，这些晶片存放于晶片盒100中，而此晶片盒100例如是可以同时存放25片晶片的晶片盒。然后，利用机械手臂(Robot Blade)将这些晶片分别从晶片盒100传送到反应室102(步骤202)，换言之，存放于晶片盒100中的晶片会一个接着一个被传送到反应室102内进行反应。此反应室102例如是化学汽相沉积反应室、溅镀反应室、蒸镀反应室或是热炉管反应室。
然后，当晶片被传送至反应室102后，在此反应室102中进行沉积工艺，而于晶片上形成材料层(步骤204)，其中材料层的材质包括金属氮化物、金属、金属硅化物或氧化物等。金属氮化物比如是氮化钛，金属材料层例如为钨、铜或钛等。金属硅化物例如是硅化钨、硅化钛或硅化钽。氧化物例如是氧化硅。
接着，完成材料层的沉积后，将晶片从反应室102传回晶片盒100(步骤206)存放。然后，再重复同样的动作(步骤200至206)将晶片盒100内的其它的晶片依序送至反应室102中进行反应，直到晶片盒100内所有的晶片都完成材料层沉积工艺。在对晶片盒100内的第一片晶片进行沉积反应直到对晶片盒100内的最后一片晶片进行沉积反应的过程中。使晶片盒100内充满一气体，可加速或避免材料层氧化，以稳定材料层的性质。其中，气体藉由入气口104进入晶片盒100中，此入气口104外接一个气体供应装置(未示出)，所供应的气体例如是惰性气体(包含氮气、氦气、氖气、氩气等)或氧气。当气体通入晶片盒100时，会将原本存在于晶片盒100内的气体从出气口106排出，使得气体供应装置(未示出)所供应的气体能充满晶片盒100。如此，可以稳定材料层的性质，使得晶片盒内的第一片晶片到最后一片晶片都具有相同的性质。
在上述实施例中，在进行沉积工艺之后，以将晶片加载同一晶片盒为实例做说明，当然本发明并不限定于此，在沉积工艺之后，也可将晶片载入充满气体的另一晶片盒，甚至其它充满气体的环境中，同样可以达到稳定材料层性质的目的。
此外，本发明的方法并不限于沉积工艺，在对晶片进行热处理工艺(热回火工艺等)后，将晶片加载充满气体的晶片盒或其它充满气体的环境中，同样可以稳定材料层的性质。。
为了说明本发明的方法，特举出氮化钛的材料层工艺加以说明。请再次同时参照图1与图2，提供多个晶片(步骤200)这些晶片存放于晶片盒100中，而此晶片盒100例如是可以同时存放25片晶片的晶片盒。然后，利用机械手臂将每一片晶片分别从晶片盒100传送到反应室102(步骤202)中，此反应室102例如是化学汽相沉积反应室。
接着，当晶片被传送至反应室102后，在此反应室102中沉积氮化钛的材料层(步骤204)。其中，沉积氮化钛所使用的气体例如是氯化钛和氨气、氯化钛和氢气/氮气或氯化钛和氨气/氢气等组合。接着，在材料层沉积完毕后，利用机器手臂将晶片从反应室102传送回晶片盒100(步骤206)存放。然后，重复同样的步骤(步骤200至206)将晶片盒100内的晶片其它晶片依序送至反应室102形成氮化钛的材料层，直到所有晶片都完成沉积(步骤208)。其中，在对晶片盒100中的第一片晶片进行沉积反应直到对晶片盒100的最后一片进行沉积反应的期间，晶片盒内是充满一气体的，此气体藉由入气口104进入晶片盒100中，此入气口104则外接有一个气体供应装置(未示出)，所供应的气体例如是惰性气体(包含氮气、氦气、氖气、氩气等)或氧气。
当氮气通入晶片盒100时，会将原本存在于晶片盒100内的气体从出气口106移出，使氮气充满整个晶片盒100，如此可以减缓晶片表面的氧化情况，并降低因氧化所造成阻值增加的状况，且在晶片盒100内的第一片晶片至最后一片晶片的工艺期间，由于晶片都存放于充满气体的晶片盒100中，所以其阻值会相似，这些晶片都会具有低阻值，并且可以增加晶片上的材料层的稳定性。另外，藉由氮气的吹送，可以将反应残存的气体藉由出气口106排出，此残存气体例如是氯气，以降低出气现象对其它晶片表面的污染。
当然，当通入的气体例如是氧气时，则会加速材料层表面的氧化程度，并使得晶片盒100内的第一片晶片与最后一片晶片其氧化程度相近，阻值也因此相似，这些晶片都会具有高阻值，如此亦可以增加晶片盒中晶片表面性质的稳定性。另外，藉由氧气的吹送，亦可将反应残存的气体藉由出气口106排出，以降低出气现象对其它晶片的污染。
值得一提的是，经热处理过的晶片亦可存放在充满氮气的晶片盒中，将这些晶片存放在充满一气体的环境中，除了可以稳定晶片表面的性质，亦可以降低出气现象所造成的污染。
依照本发明实施例所述，通入不同的气体会造成不同的稳定效果，例如形成高阻值或低阻值的晶片，但不论是何种气体都具有稳定材料层的功用。
而且，本发明所通入的气体，还可以将工艺反应所残存的气体排出，藉此改善晶片表面的出气现象，并降低其它晶片被污染的机率。因此，在后续的步骤中，可以避免因表面性质不同所造成的差异，如此一来就能增加工艺上的准确度。
此外，本发明直接将气体充满晶片盒，当材料层形成后，利用机器手臂直接将晶片送至充满气体的晶片盒中存放，直到所有晶片都已经过处理。使用这种工艺方式并不需要加装其它昂贵的设备，就可以解决现有技术的问题，达到稳定晶片表面以及提升晶片的合格率及稳定性的目的。
虽然本发明已以一优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，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以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种稳定材料层性质的方法，该方法包括提供一晶片；于该晶片上形成一材料层，该材料层的材质选自金属、金属氮化物、金属硅化物与氧化物所组成的族群；以及将该晶片放置于充满一气体的环境中，以稳定该材料层的性质。
2.如权利要求1所述的稳定材料层性质的方法，其中该材料层包括一层氮化钛薄膜，且该气体包括氮气，以使该氮化钛薄膜具有一致性的低阻值。
3.如权利要求1所述的稳定材料层性质的方法，其中该材料层包括一层氮化钛薄膜，且该气体包括氧气，以使该氮化钛薄膜具有一致性的高阻值。
4.如权利要求1所述的稳定材料层性质的方法，其中该材料层的材质为氮化钛、钛/氮化钛、硅化钨或氧化硅。
5.如权利要求4所述的稳定材料层性质的方法，其中于该晶片上形成该材料层的方法包括化学汽相沉积法。
6.如权利要求1所述的稳定材料层性质的方法，其中该气体为惰性气体、氮气或氧气。
7.如权利要求1所述的稳定材料层性质的方法，其中该材料层的材质包括钴。
8.如权利要求7所述的稳定材料层性质的方法，其中于该晶片上形成该材料层的方法包括物理汽相沉积法。
9.一种稳定材料层性质的方法，该方法包括(a)提供多个晶片；(b)将该些晶片的其中之一传送至一反应室；(c)在该反应室中处理该晶片，以于该晶片上形成一材料层；(d)将经处理的该晶片传送至一晶片盒；(e)重复步骤(b)至步骤(d)，直到该些晶片都已经过处理；以及(f)在步骤(b)至步骤(e)期间，于该晶片盒内通入一气体，使每片晶片上的该材料层具有均一的性质。
10.如权利要求9所述的稳定材料层性质的方法，其中该材料层包括一层氮化钛薄膜，且该气体包括氮气，以使该氮化钛薄膜具有一致性的低阻值。
11.如权利要求9所述的稳定材料层性质的方法，其中该材料层包括一层氮化钛薄膜，且该气体包括氧气，以使该氮化钛薄膜具有一致性的高阻值。
12.如权利要求9所述的稳定材料层性质的方法，其中该材料层的材质选自金属、金属氮化物、金属硅化物与氧化物所组成的族群。
13.如权利要求9所述的稳定材料层性质的方法，其中该气体为惰性气体、氮气或氧气。
全文摘要
本发明公开了一种稳定材料层的方法，此方法将多个存放于晶片盒的晶片，依序送入反应室中进行材料层沉积，之后并传送至持续通入特定气体的晶片盒中存放，直到晶片盒内所有晶片都已经过处理。由于在进行材料层的沉积过程中，已形成有材料层的晶片存放于持续通入气体的晶片盒中，因此可有效稳定材料层的性质，并减少出气现象所导致的污染。
文档编号H01L21/67GK1542924SQ0312502
公开日2004年11月3日 申请日期2003年4月29日 优先权日2003年4月29日
发明者陈菁华 申请人:力晶半导体股份有限公司