沉积氧化膜的装置和方法

专利名称：沉积氧化膜的装置和方法
发明
背景技术：
领域本发明涉及半导体处理领域，更具体地是涉及沉积氧化膜的方法和装置。
背景技术：
氧化硅(SiO2)膜及其二元和三元硅酸盐(通常称为氧化膜)广泛应用在集成电路例如微处理器和存储器的制造中。氧化膜用作多晶硅层、金属层和多层金属体系的各金属层之间的绝缘体。氧化膜也可用作扩散源、扩散掩模、注入掩模、隔离层，以及最终的钝化层。目前存在形成氧化膜的三种不同方法，即干氧化法(也称为热氧化法)、蒸汽氧化法和氧化沉积法。
在干氧化法中，氧化膜在硅衬底上生长。在一个实施例中，氧化膜在常规的熔炉系统中生长。图1示出了熔炉系统100，它是一种热壁熔炉系统，包括一个三区电阻炉112、石英反应管102、气体入口104、压力传感器106，以及晶片船(wafer boat)108。多个硅晶片110被垂直地置于晶片船108上。通过环绕在管102周围的电阻加热线圈以辐射方式加热衬底到1100℃-1300℃的温度范围内。利用质量流量控制器对进入管102一端(气体入口104)的氧气(O2)进行计量。O2气分解，释放出氧原子(O)；且氧原子与硅原子在硅衬底110的表面进行反应，形成氧化膜。采用干氧化法时通常需要数小时或甚至是数天以形成足够厚的氧化膜，这是因为在形成最初的少数原子层后，需要进行较长时间的扩散使氧进入硅表面而生长氧化膜。生长氧化膜需要较长时间，这不必要地降低了制造氧化膜的产量，也降低了制造需要氧化膜的其它装置的产量。
在蒸汽氧化法中，也是在硅衬底上生长氧化膜。也可采用图1所示的熔炉系统100。但不再使用O2气，而是将水蒸气(H2O)引入到熔炉系统100中。采用水蒸气可在比采用干氧化法更低的温度下形成氧化膜。形成足够厚的氧化膜的时间可比采用干氧化法时所需的时间更短。原因之一是因为在水蒸气中断裂氧键比在O2中断裂氧键更容易。然而，与在干氧化法下形成的氧化膜相比，在蒸汽氧化法下形成的氧化膜的纯度较低，这是因为获得纯水比获得纯O2气更难。
在氧化沉积法中，氧化膜被沉积在硅衬底的表面上。也可采用图1所示的熔炉系统100。采用质量流量控制器对进入管102一端(气体入口104)的硅源气体例如硅烷(SiH4)和氧化源气体例如氧化氮(NO2)进行计量。可采用300℃-400℃的温度进行氧化沉积。SiH4气体和NO2气体在这一温度下发生分解。硅和氧的中间体粒子在硅衬底的表面附近反应，并附着到衬底表面而形成氧化膜。沉积氧化膜所需的时间比在干氧化法的情况下生长氧化膜所需的时间更短。然而，所沉积的氧化膜的膜密度和质量却不如生长的氧化膜。此外，氧化膜易于含有更多的杂质，原因是当沉积氧化膜时，硅晶片表面的任何杂质会被截留在衬底表面上。因此，与生长法所形成的氧化膜相比，氧化沉积法所形成的氧化膜与衬底间具有较弱的膜界面。
对于制造半导体装置的不断改进，高质量的氧化膜具有重要作用。膜叠层(例如目前需求度很高的绝缘硅(SOI)衬底)需要采用氧化膜。如图2所示，典型的SOI衬底200包括硅衬底202、氧化物层204和硅层206。可在SOI衬底上形成通常是在硅衬底上形成的装置，例如晶体管和电容器。SOI衬底的需求度很高，原因是SOI衬底电流泄漏低，这使得可在SOI衬底上设置电子装置而消耗较少的功率。此外，设置在SOI衬底上的电子装置可做得更小。
本领域中有几种可用于制造SOI衬底的方法。例如，可采用注氧隔离技术(SIMOX)、键合-内腐蚀技术(BE)、氢气注入和释放硅技术(某些时候称为SmartCut)(″SmartCut″是Soitec Silicon on insulatortechnology S.A.的注册商标)，或采用等离子体将氧注入到硅中的方法来制造SOI衬底。
在任何SOI的形成方法中，以高产量形成高质量的氧化膜对制造良好的SOI衬底起到关键作用。

发明内容
本发明的实施例涉及形成高质量氧化膜的方法和装置，该氧化膜可用于制造膜叠层例如绝缘硅(SOI)衬底。在温度范围为800℃-1300℃，理想地为1000℃-1200℃的高温条件下在衬底上沉积氧化膜。为沉积氧化物层，采用包括氢(H2)气、氧(O2)气、硅源气体(例如硅烷、乙硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、四氯硅烷和六氯乙硅烷)的处理气体混合物。也可采用含氯的源气体，例如HCl或Cl2。在膜沉积期间的所有时间内，处理气体混合物包括6％以下的氧气、硅源气体以及主要的氢气。处理气体混合物发生热分解，然后在衬底上沉积氧化膜。在这种条件下沉积的氧化膜在较短的时间内，例如在几分钟内形成。氧化膜还具有可与干氧化法形成的氧化膜相媲美的高密度。氧化膜也是基本无杂质的，并且在衬底上未截留杂质。按照该示例性实施例沉积的氧化膜以高产量沉积，从而能有效地制造包括氧化膜的半导体装置。


下面参照附图并以示例性而非限制性的方式对本发明进行描述，附图中相同的附图标记表示类似的部件，其中图1示出了现有技术中用于形成氧化膜的示例性熔炉系统；图2示出了典型的SOI衬底；图3示出了本发明形成氧化膜的示例性方法；图4示出了本发明可用于形成氧化膜的示例性装置；图5A示出了可用于本发明一些示例性实施例的组合装置；图5B示出了可用于形成封装氧化膜的示例性装载锁定装置；图6A-图6C示出了本发明形成SOI衬底的示例性方法；图7示出了本发明形成SOI衬底的另一种示例性方法；图8、图9、图10和图11示出了本发明形成SOI衬底的又一种示例性方法。
具体实施例方式
本发明的实施例描述了形成可用于制造膜叠层例如绝缘硅(SOI)衬底的氧化膜的方法和装置。为了完全理解本发明，在以下的说明书中给出了许多具体细节。本领域技术人员应该意识到的是，这些具体细节并非是实施本发明所必需的。在另一些例子中，为避免不必要地掩盖本发明，对于已经公知的装置特征和方法就不再进行详细描述。
在一种示例性实施例中，提供第一衬底。然后采用包括硅源气体、氧气和氢气的处理气体混合物，在800℃-1300℃的处理温度下在该衬底上沉积氧化膜。在氧化膜的沉积期间，处理气体混合物包括6％以下的氧气、硅气体和主要的氢气。处理气体混合物可包括含量足以沉积氧化膜的硅气体。在一个实施例中，处理气体混合物可包括约1-10％的硅气体。在另一个实施例中，处理气体混合物可包括6％以下的硅气体。
在另一个实施例中，采用化学气相沉积腔在硅衬底上沉积氧化膜。在温度为800℃-1300℃的高温条件下沉积该氧化膜。在一个实施例中，该温度为1000℃-1200℃。为了沉积氧化膜，将包括氢(H2)气、氧(O2)气、硅源气体(例如硅烷、乙硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、四氯硅烷和六氯乙硅烷)的处理气体混合物引入到腔中。任选地，可采用水H2O替代H2和O2。引入处理气体混合物，使腔在沉积期间的所有时间内都装有6％以下的氧气、硅源气体和主要的氢气。处理气体混合物可包括含量足以沉积氧化膜的硅气体。在一个实施例中，处理气体混合物可包括约1-10％的硅气体。在另一个实施例中，处理气体混合物可包括6％以下的硅气体。处理气体混合物发生热分解，并且硅原子和氧原子一起反应，从而在衬底上形成/沉积氧化膜。在这种条件下沉积的氧化膜在短时间内，例如在几分钟内就形成了。氧化膜还具有可与由干氧化法形成的氧化膜相媲美的高密度。此外，氧化膜基本不含杂质。氧化膜与衬底间还具有良好的界面，原因是衬底表面上未截留杂质。根据该示例性实施例沉积的氧化膜以高产量沉积，因此能有效地制造出包括氧化膜的半导体装置。
在另一个示例性实施例中，将上述形成氧化膜的方法并入到制造膜叠层例如绝缘体硅(SOI)衬底的方法中。任选地，采用在受控环境，例如装载锁定装置中形成的封装层来保护膜叠层。为在膜叠层上形成封装层，将臭氧(O3)气体引入到装载锁定装置中。膜叠层被臭氧气体“浸泡”着。臭氧气体在膜叠层上形成了稳定和清洁的氧化物层。采用该实施例形成的膜叠层包括具有高密度、高纯度和高质量的氧化膜，以及使膜叠层不受污染的封装层。
图3示出了本发明形成氧化膜的示例性方法300。在操作步骤302中，将衬底置入沉积腔中。在一个实施例中，该沉积腔是单晶片沉积腔(如下所述)。在操作步骤304中，获得的处理温度为800℃-1300℃，理想地为1000℃-1200℃。在操作步骤306中，获得的处理压力为20Torr-760Torr。
在操作步骤308中，将处理气体混合物引入到沉积腔中。该处理气体混合物包括(a)由诸如氦气、氩气和氙气之类的惰性载气携带的氧气；(b)硅源气体，例如硅烷(SiH4)、乙硅烷(Si2H6)、二氯硅烷(SiH2Cl2)、三氯硅烷(SiHCl3)、四氯硅烷(SiCl4)和六氯乙硅烷(Si2Cl6)；以及(c)稀释气体例如氢气。在一个硅源气体不含任何氯的实施例中，处理气体混合物中含有氢氯化物源气体(HCl)。氯是必需的，原因是在高温下，在沉积氧化膜之前，氯通过蚀刻掉几层衬底而清洁了衬底的表面。氯还确保基本上除去了沉积在衬底上的污染物。因此，所形成的氧化膜与衬底表面之间具有良好的界面。在沉积期间的所有时间内，引入到沉积腔内的处理气体混合物包含6％以下的氧气、硅气体、含氯气体和主要的氢气。处理气体混合物可包含含量足以沉积氧化膜的硅气体。在一个实施例中，处理气体混合物可包含约1-10％的硅气体。在另一个实施例中，处理气体混合物可包含6％以下的硅气体。在一个实施例中，在与硅源气体和氢源气体合并形成处理气体混合物之前，先用氦气稀释氧气，氧气的浓度低于25％。
在操作步骤310中，处理气体混合物发生热分解。硅原子和氧原子一起反应，在衬底上沉积氧化硅(SiO2)膜(或氧化膜)。可将方法300并入到形成膜叠层例如SOI衬底的方法中，其中在衬底上沉积各种膜(如下所述)。
以上的方法300能快速沉积高质量的氧化膜。氧的存在促进了氧化膜的沉积。而且，高处理温度能够快速沉积氧化膜。在一个实施例中，为防止由氧气和氢气在800℃-1300℃的高温下在沉积腔中发生反应而导致爆炸，要求引入到沉积腔中的氧气含量不应超过6％，且约94％的处理气体混合物都为氢气。此外，通过补充惰性载气例如氦气，可安全地操作氧气。在一个实施例中，采用氦气将氧气稀释到25％的浓度。将氦气中浓度为25％的氧气引入到沉积腔中。
图4示出了可用于按照图3所述的方法300沉积氧化膜的示例性装置210。装置210是单晶片沉积腔。装置210包括沉积腔212，该沉积腔212具有上圆顶214，下圆顶216，以及上圆顶214和下圆顶216之间的侧壁218。使冷却流体(未示出)循环通过侧壁218而冷却侧壁218。将上衬里282和下衬里284安装到侧壁218的内表面上。上圆顶214和下圆顶216均由透明材料制成，从而允许加热光线穿透进入到腔212中。
腔212内有一个用于在水平位置支撑衬底(例如晶片)的扁平环形基座220。基座220在侧壁218处延伸横跨过腔212，将腔212分为基座220以上的上部分222和基座220以下的下部分224。基座220安装在从基座220的底部中心垂直向下延伸的轴226上。轴226连接到一个使轴226旋转的电动机(未示出)上，从而使基座220发生旋转。由基座220支撑的衬底在整个平滑处理过程中全程旋转。使环形预热环228的外周(outer periphery)与下衬里284的内周(insideperiphery)相连，且环形预热环沿基座220的周围延伸。预热环228位于基座220与预热环228的内缘的同一平面内。
入口歧管230位于腔212的侧面，适于使来自气体源例如罐140的处理气体进入到腔212中。出口端232位于腔212中与入口歧管230呈对角线相对的侧面，适于从沉积腔212中排除气体。
在腔212周围安装多个高强度的灯234，使灯光通过上圆顶214和下圆顶216到达基座220(以及预热环228)上而加热基座220(和预热环228)。基座220和预热环228由诸如碳化硅、被涂覆的石墨等材料制成，它对于灯234所发出的辐射是不透明的，从而能被灯234的辐射加热。上圆顶214和下圆顶216由对灯234发出的光为透明的材料例如透明石英制成。由于石英对可见光和红外频率的光都是透明的，因此通常采用石英制造上圆顶214和下圆顶216。石英具有较高的结构强度；而且在沉积腔212的处理环境中具有化学稳定性。尽管灯是加热沉积腔220中晶片的优选元件，但可采用其他的方法例如电阻加热器和射频感应加热器。
将红外温度传感器236例如高温计装在下圆顶216的下方，并且通过下圆顶216面向基座220的底表面。采用温度传感器236接收基座220受热时由基座220发出的红外辐射，从而监测基座220的温度。如果需要，也可包括用于测量晶片温度的温度传感器237。
上压紧环248沿上圆顶214外表面的外周延伸。下压紧环250沿下圆顶216外表面的外周延伸。将上压紧环和下压紧环固定在一起，从而将上圆顶214和下圆顶216压紧到侧壁218上。
在装置210中所包括的气体入口歧管230将气体引入到腔212中。气体入口歧管230包括连接帽238、挡板274以及位于侧壁218内的插入板279。此外，连接帽238、挡板274和插入板279位于形成于上衬里282和下衬里284之间的通道260中。通道260连接到腔212的上部分222。处理气体从气体帽238引入到腔212中，之后气体流经挡板274，通过插入板279，然后通过通道260进入腔212的上部分222。
装置210还包括独立的惰性气体入口262，用于将惰性吹扫气体(例如但不限于氢气(H2)和氮气(N2)引入到沉积腔212的下部分224。如图4所示，只要为惰性吹扫气体提供通过挡板274、插入板279和下衬里284且在物理上分离的不同通道262，那么可以根据需要将惰性吹扫气体入口262并入气体入口歧管230，从而可以控制惰性吹扫气体，且可以独立于处理气体而引导惰性气体。惰性吹扫气体入口262不必整合到气体入口歧管230中，也不必沿着沉积气体入口歧管230设置，例如可以与沉积气体入口歧管230成90°的角度设置在装置210上。
如上所述，装置210还包括气体出口232。气体出口232包括排气通道290，其从上腔部分222延伸到侧壁218的外径处。排气通道290包括上通道292，其形成于上衬里282和下衬里284之间，并在上腔部分222和侧壁218的内径之间延伸的。此外，排气通道290也包括排气道294，其在位于侧壁218内的插入板279内形成。将产生腔212内的低压或减压的真空源例如泵(未示出)通过出口管233而连接到侧壁218外部上的排气道294。将进入上腔部分222的处理气体(或气体)通过上通道292，排气道294排出到出口管233。
气体出口232也包括通风孔296，其从下腔部分224通过下衬里284而延伸到排气道290中。通风孔296优选与排气通道290的上通道292相交，如图4所示。从下腔部分224排出的惰性吹扫气体通过通风孔296，通过上腔通道292的一部分，通过排气道294，进入出口管233中。通风孔296允许将吹扫气体从下腔部分直接排到排气通道290。
根据本发明的一些示例性实施例，从气体入口歧管230将处理气体或多种处理气体298引入上腔部分222。在一些示例性的实施例中，将处理气体定义为其作用是将膜(例如氧化膜)沉积在放入腔212中的晶片或衬底上的气体或气体混合物。在一个实施例中，处理气体包括(a)在诸如氦气、氩气和氙气之类的惰性载气中携带的氧气；(b)硅源气体，例如硅烷、乙硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、四氯硅烷和六氯乙硅烷；(c)稀释气体，例如氢气。在另一个实施例中，其中的硅源气体并不包含任何氯(例如硅烷或乙硅烷)，而处理气体混合物中包括氢氯化物源气体(HCl)。
在一种示例性实施例中，当将处理气体充入上腔部分222时，将惰性吹扫气体或多种惰性吹扫气体299独立地充入下腔部分224。用惰性吹扫气体299吹扫腔防止了在腔212的底侧或基座220的底侧发生不希望的反应。
在一个示例性实施例中，图4所示的装置210是单晶片反应器，其也是“冷壁”反应器。处理期间，侧壁218以及上衬里282和下衬里284各自的温度都基本低于预热环228和基座220(以及置于其上的衬底)的温度。例如，当处理温度为1000℃-1200℃而进行氧化沉积过程时，将基座和晶片加热至温度达1000℃-1200℃，而侧壁和衬里的温度为约400-600℃。侧壁218以及衬里282和284的温度较低，原因是它们由于存在反射镜235而不接收灯234的直接照射，另一个原因是有冷却流体循环通过侧壁218。
在另一个示例性实施例中，图4所示的处理装置210包括系统控制器150，其对装置210的各种操作进行控制，例如控制处理气体流入腔212，控制衬底的温度，控制基座220的温度，以及控制腔压力。在一个示例性实施例中，系统控制器150包括储存在机器可读介质152中的存储器(MEM)，例如硬盘驱动器(图4中“MEM 152”所示)或软盘驱动器。系统控制器150还包括处理器154。采用输入/输出装置(I/O)156例如CRT监视器和键盘作为用户和系统控制器150之间的接口。
处理器(PROC)154包括单板计算机(SBC)，模拟的和数字的输入/输出板，接口板和步进电机控制器板。装置210的各个部件符合Versa Modular Europeans(VME)标准，该标准定义了板、插件架和连接器的尺寸和类型。VME标准也定义了具有16位数据总线和24位地址总线的总线结构。
在一个示例性实施例中，系统控制器150对装置210的所有活动进行控制。该系统控制器执行系统控制软件，其是存储在机器可读介质150中的计算机程序。优选地，机器可读介质152不仅可以是硬盘驱动器，而且也可以是存储在其他类型的机器可读介质中的存储器，例如存储在其他存储器装置上的存储器，包括软盘或其他合适的驱动器。在一个实施例中，计算机程序包括一系列指令，其指示了计时、气体混合、腔压力、腔温度、灯的功率级、基座位置以及根据本发明沉积氧化膜的其它参数。
在另一个实施例中，可采用存储在机器可读介质152中并由处理器154执行的计算机程序产品来实施根据本发明来沉积膜(例如氧化膜)的方法。可使用任何常规的计算机可读编程语言例如68000汇编语言、C、C++、Pascal、Fortran或其它语言来编写该计算机程序代码。使用传统的文本编辑器可将合适的程序代码输入为单个文件或多个文件，并将其存储或收录在计算机可用介质中，例如该计算机的存储系统中。如果所输入的代码文本是高级语言编写的，则编译该代码，然后将所得到的编译器代码与预编译的窗口(windows)库程序的目标代码相连接。为了执行连接后的编译目标代码，系统用户调用目标代码，使计算机系统将代码装入存储器中，CPU从存储器中读取和执行代码，从而执行该程序中所确定的任务。工艺参数，例如对根据本发明的示例性实施例进行氧化膜沉积所必需的处理气体流速(例如氧气流速、硅源气体流速和稀释气体流速)、处理温度和处理压力也存储在机器可读介质152中。
在一个实施例中，处理器154执行的计算机程序产品(程序)将处理温度控制在800℃-1300℃，将处理压力控制在20Torr-760Torr。该程序也对将处理气体混合物引入到腔212中进行控制。该程序也控制处理气体混合物，使处理气体混合物包括(a)由诸如氦气、氩气和氙气之类的惰性载气携带的氧气；(b)硅源气体，例如硅烷、乙硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、四氯硅烷和六氯乙硅烷；以及(c)稀释气体，例如氢气。该程序还控制处理气体混合物，使其在氧化膜沉积期间内包括6％以下的氧气、硅气体，以及主要的氢气。该程序可控制处理气体混合物，使其包括含量足以沉积氧化膜的硅气体。在一个实施例中，处理气体混合物可包括约1-10％硅气体。在另一个实施例中，处理气体混合物可包括6％以下的硅气体。
也应该理解，除了图4所示的装置210之外，根据本发明所沉积的氧化膜也可在其它的装置中进行，例如本领域已知的耐热单晶片沉积腔。
图5A是在其中可形成氧化膜的组合装置的示例。在一个实施例中，该组合装置500用于形成膜叠层，例如SOI衬底。该膜叠层包括采用图3所示的方法300形成的至少一层氧化膜。
在一个示例性实施例中，组合装置500包括转移腔502，其连接了多个不同的处理装置，包括注入腔504、结合/剥离腔506、硅膜沉积腔510、清洁腔508、退火腔509，以及装载锁定装置512。可按照需要将其他的腔，例如冷却腔或多个冷却腔和/或额外的装载锁定装置连接到转移腔502。
一般来说，采用注入腔504将离子注入到供体(donor)晶片中以在供体晶片中形成位错(dislocation)，从而能够进行后续的硅膜剥离。结合/剥离腔506用于使处理晶片结合到注入后的供体晶片上，和用于在注入位错处将供体晶片从处理晶片上剥离开。
硅膜沉积腔510用于采用本发明的示例性实施例(例如方法300)在供体晶片上(或者如果需要，在处理晶片上)形成氧化膜。硅膜沉积腔510可以是，例如图4所示的装置210。或者，硅膜沉积腔510可以是其它类型的化学气相沉积(CVD)装置。
清洁腔508可以是常规的清洁腔，其采用诸如氟化氢之类的清洁溶液。清洁腔可用于在制造膜叠层的任何步骤期间除去衬底上的污染物或颗粒。
装载锁定装置512用于将晶片或衬底转移到组合装置500的转移腔502内。转移腔502可包括具有晶片装卸夹503的晶片装卸装置501。晶片装卸装置501和晶片装卸夹503有助于将晶片衬底传送入或传送出特定的处理装置或腔。转移腔502还与诸如泵之类的排气系统(未示出)和惰性气体(例如氮气(N2))源相连接，从而能在减压的环境或在惰性环境中在组合装置500的各个处理装置之间转移晶片，使衬底不被暴露于氧化环境或污染源中。
在一个示例性实施例中，用封装层进一步保护在组合装置500中形成的膜叠层。在一个实施例中，在形成膜叠层之后，将带有膜叠层的衬底放入装载锁定装置512中。将臭氧气体引入到装载锁定装置512中。衬底被“浸泡”在臭氧气体中。臭氧气体形成稳定的氧化物层，该氧化物层成为保护膜叠层的封装层。图5B更详细地示出了示例性装载锁定装置512。
装载锁定装置512包括装载锁定腔552。装载锁定腔552贮存那些将被组合装置500处理的一到多个衬底(例如晶片)。装载锁定腔552包括盒式升降机554、晶片盒556和多个均匀间隔放置的翅片557，其中的每个翅片557支撑单个衬底580。
装载锁定装置512进一步包括连接到氧源气体562的臭氧发生器560。氧源气体562可包括基本纯净的氧气。在一个实施例中，氧气的纯度为99.999％。臭氧发生器560从氧源气体562中生成臭氧气体。臭氧气体通过臭氧供气阀564和臭氧供应管道569计量进入装载锁定腔552。
装载锁定装置512进一步包括氮源气体566，其通过氮气供气阀568和氮气供应管道569向装载锁定腔552提供氮气。
装载锁定装置512还包括用于控制装载锁定腔552内的压力的泵558。也可包括压力检测器570，以监测装载锁定腔552内的压力。
可在转让给Applied Materials的美国专利号6,376,387中找到可采用臭氧气体浸泡衬底而形成封装层的装置的示例的详细描述。
在装载锁定装置512中形成封装氧化膜有几个优点。优点之一在于为现有方法某一步骤而设计的另一个腔无须专门用于使衬底暴露于臭氧气体中。另一优点在于这样的系统较为安全，原因是臭氧气体将和氢气在组合装置500中混合而导致爆炸的可能性大大降低，因为臭氧气体存在于装载锁定装置512内时，装载锁定装置512内的压力总是低于装载锁定装置512周围区域的大气压，这使得臭氧气体泄漏到周围区域而可能导致爆炸的可能性降低。另一个优点是保证了处理晶片的总时间。
也应该理解的是，用臭氧浸泡膜叠层并不是形成封装层的唯一方法。在另一个实施例中，封装层是在膜叠层的最后一层沉积之后形成于膜叠层之上的钝化层。该钝化层可在同一沉积腔内形成。在一个实施例中，使氢气流入沉积腔而形成钝化层。在腔内已经存在氢气的实施例中(例如在氢气被用作载气的情况下)，切断所有的处理气体(例如硅源气体和氧化源气体)，但使氢气流继续。另外，当继续氢气流时，将沉积腔的温度保持或升高到500℃-1200℃之间的任一温度处一小段时间(例如1-5秒)。氢气与膜叠层表面的硅原子发生反应。然后，冷却沉积腔，从而冷却膜叠层，同时将氢气流继续另一小段时间(例如1-5秒)。此时，膜叠层的表面被氢气终止，从而在膜叠层的表面上形成了钝化层。在另一个实施例中，用氮气取代氢气来形成钝化层。
在另一个替换实施例中，硅源气体用于在膜叠层上形成封装层。硅源气体可以是硅烷(SiH4)或乙硅烷(Si2H6)。可在同一沉积腔内在膜叠层上形成封装层。在采用硅源气体形成封装层的过程中，载气(例如氢气)和硅源气体在膜叠层的最后一层沉积之后继续流入沉积腔内。另外，保持沉积腔的温度，例如处于室温到500℃之间，从而使硅源气体部分离解并处于不稳定状态。在这一温度下使氢气和硅源气体流继续一小段时间(例如10-15秒)。不稳定的硅源气体(例如SiH3或SiH5)与形成硅封装层的膜叠层表面硅原子进行反应。然后，冷却沉积腔，从而冷却膜叠层，但是使氢气和硅源气体流继续另一小段时间(例如1-5秒)。此时，用部分离解的硅源气体终止了膜叠层，从而在膜叠层的表面上形成了封装层。
在用于形成膜叠层的同一沉积腔内形成封装层或钝化层有多个优点。无需从腔中移出膜叠层而暴露于另一环境中。用于形成封装层或钝化层的气体或多种气体可以是与形成膜叠层相同的气体。
在一个示例性实施例中，装载锁定装置512与控制器540相连接，该控制器540用于控制组合装置500的各种部件(例如腔510、509、504、506和502)。例如，程序接收来自压力检测器570的输入数据，并基于压力检测器570检测到的压力来控制所有的部件。控制器540类似于图4所示的控制器150。控制器540典型地是具有处理器(未示出)的计算机，该处理器可执行控制组合装置500所有部件的程序(一系列指令)。该处理器类似于图4所示的处理器154。
在一个实施例中，计算机程序产品存储在与控制器540连接的机器可读介质中，并可由处理器执行。在这一实施例中，该程序控制上述的氧化膜沉积。该程序还控制采用组合装置500制造膜叠层。
图6A-图6E和图7-图11示出了制造膜叠层例如SOI衬底的示例性流程。在一个实施例中，上述的控制器540控制这些图中所描述的流程。
图6A中提供了衬底602。将衬底602放置在硅膜沉积腔510中。衬底602可以是半导体晶片或硅晶片。在一个实施例中，衬底602由单晶硅制成。在一个示例性实施例中，在衬底602的表面上形成外延硅膜604。外延硅膜604可被硼掺杂，掺杂浓度为约1×1015-1×1019原子/cm3。由于与用于在其中和其上形成半导体装置的单晶硅相比，外延硅膜604具有更易于控制的性质，因此具有外延硅膜是有利的。在一个实施例中，衬底602并不具有沉积于其上的外延硅膜604。
在一个实施例中，为了沉积外延硅膜604，使硅膜沉积腔510处于600℃-1300℃的温度下。将包括氢气和硅源气体(例如硅烷、乙硅烷等)的处理气体混合物引入到腔510中。任选地，处理气体混合物可包括硼源气体，例如乙硼烷(B2H6)。包括硼源气体的目的是使所沉积的外延硅膜604也被硼掺杂。在一个实施例中，外延硅膜604的掺杂浓度为约1×1015-1×1019原子/cmu。一旦形成了外延硅膜604，则将衬底602从腔510中移出。
在一个示例性实施例中，衬底602是供体晶片。供体晶片是提供将被转移的一层或多层的晶片。在这一实施例中，氧化膜608沉积在外延硅膜604之上，如图6B所示。在一个实施例中，衬底602置于硅膜沉积腔510中。采用上述的方法300，在20Torr-760Torr的压力下，在800℃-1300℃，理想地为1000℃-1200℃的温度下沉积氧化膜608。用于沉积氧化膜608的处理气体混合物包括(a)由诸如氦气、氩气和氙气之类的惰性载气携带的氧气；(b)硅源气体，例如硅烷、乙硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、四氯硅烷和六氯乙硅烷；以及(c)稀释气体，例如氢气。在硅源气体不含有任何氯的实施例中，处理气体混合物包括氢氯化物源气体(HCl)。例如，当采用硅烷或乙硅烷时，处理气体混合物包括HCl气体。此外，在沉积过程的整个时间内，处理气体混合物包括6％以下的氧气，硅气体，以及主要的氢气。在另一个实施例中，处理气体混合物可包括含量足以沉积氧化膜的硅气体。在一个实施例中，处理气体混合物可包括约1-10％的硅气体。在另一个实施例中，处理气体混合物可包括6％以下的硅气体。
在一个实施例中，所沉积的氧化膜608的厚度为400-1500。在另一个实施例中，需要1-5分钟以形成厚度为400-1500的氧化膜608。
接下来，如图6C所示，将离子注入到衬底602中而形成位错610。为注入离子而将衬底602移到注入腔504中。在一个实施例中，采用氢原子或采用惰性离子例如氩(Ar)或氦(He)注入到衬底602中。在另一个示例中，采用等离子体浸泡式离子注入法对衬底602进行离子注入。这种方法可将高剂量的氢原子注入到衬底602中。在这样的方法中，在衬底602上施加高电压的负偏压而加快离子朝向晶片表面(氧化膜608)移动。等离子体浸泡式离子注入法对衬底602的整个表面进行注入。在另一个示例性实施例中，可将Silicon Genesis开发的P-III离子注入系统用于等离子体浸入式离子注入步骤中。更进一步地，可采用例如Applied Materials、Axcelis Corp.、Varian和其它公司制造的束线离子注入装置进行离子注入。
在一个示例性实施例中，氢原子的注入产生了内部的富含氢的层，其是衬底602内的位错610。离子注入峰的预定深度D决定了随后从衬底602中移出的硅612的数量。在一个示例性实施例中，将氢离子注入到略低于外延硅层604的位置。在另一个示例性实施例中，将氢离子注入到外延硅层604的底部。在另一个实施例中，将100-500nm的氢离子注入到衬底602中。
在某些情况下，具有外延硅膜604的衬底602在氧化膜608沉积之前已经通过不同的方法被形成，因而该衬底602将被存储直到开始进行形成氧化膜608的过程。在这些情况下，外延硅膜604受到形成于外延硅膜604之上的封装氧化膜(未示出)的保护。在一个实施例中，衬底602置于装载锁定装置512中。切断装载锁定装置512与连接到组合装置500的其它腔例如硅膜沉积腔510之间的联系。将氧源气体562引入到臭氧发生器560中。臭氧发生器560产生臭氧气体。然后通过臭氧供气阀564和臭氧供应管道565将臭氧气体供入装载锁定腔552中。一旦装载锁定腔552被臭氧气体浸泡，则关断臭氧供气阀564。将外延硅膜604暴露到臭氧气体中一个预定量的时间，例如1分钟到15分钟，从而形成封装膜。
在一个实施例中，形成封装膜606之后，采用泵558从装载锁定腔512中抽出臭氧。然后，将氮气源566供入装载锁定腔512中，吹扫装载锁定腔512。
或者，外延硅膜604受到由氢气终止法形成的封装膜的保护。在这种情况下，当衬底602在形成外延硅膜604之后仍然处于沉积腔510中时，在外延硅膜604的顶部形成了封装膜。在一个实施例中，氢气，其作为用于形成外延硅膜604的载气，继续流入沉积腔510中，但切断硅源气体。在氢气流继续时，使沉积腔510的温度保持在或升高至600℃-1200℃之间的任意温度一小段时间(例如10-15秒)。氢气与外延硅膜604表面的硅原子进行反应。然后，冷却沉积腔510，同时使氢气流继续另一小段时间(例如1-5秒)。在外延硅膜604的顶部形成了封装膜。此时可从沉积腔510中移出具有外延硅膜604的衬底602，而不用担心污染外延硅膜604。
或者，在硅源气体例如硅烷(SiH4)或乙硅烷(Si2H6)存在的情况下，也可采用类似于上述的氢气终止法形成封装膜。可在同一沉积腔510内在外延硅膜604上形成封装层。在采用硅源气体形成封装层的过程中，沉积外延硅膜604之后，使氢气和硅源气体继续流入沉积腔中。保持沉积腔510的温度，例如在室温和500℃之间，使硅源气体部分离解并处于不稳定状态。氢气和硅源气体流在此温度下继续一小段时间(例如1-5秒)。不稳定的硅源气体(例如SiH3或SiH5)与形成封装层的外延硅膜604表面的硅原子进行反应。然后冷却沉积腔510，同时继续氢气和硅源气体一小段时间(例如1-5秒)。然后在外延硅膜604的顶部上形成封装膜。此时可从沉积腔510中移出带有外延硅膜604的衬底602，而不用担心污染外延硅膜604。
在一个实施例中，封装膜的厚度为10-15。由于衬底暴露于其中的臭氧气体、氧气、氢气或硅源气体的可控条件和纯度，因此封装膜纯度特别高。封装膜保护外延硅膜604不受杂质和污染物的污染。形成封装膜之后，可将衬底602暴露于空气中，而不用担心污染外延硅膜604。在外延硅膜604上沉积其它膜之前，可采用常规方法例如氟化氢清洁方法除去封装膜。例如，在外延硅膜604上沉积其它膜之前，将衬底602放入清洁腔508中除去封装膜。将氟化氢引入到清洁腔中而除去封装膜。
当需要外延硅膜604特别薄时，例如在前面所述受控环境下形成封装膜是有利的。如果在外延硅膜604上生长天然氧化物或其它表面层时，天然氧化物或其它表面层并非是非常均匀的，且不易控制。除去这一“不均匀”和“不易控制”的层可能会影响极薄的硅膜604的厚度均匀性。在受控环境下形成封装膜时，封装膜是均匀的。这一封装膜的除去将不会多消耗(如果存在)极薄的外延硅膜604。因此，保持了外延硅膜604的均匀性。
在一个示例性实施例中，如图7所示，提供了类似于衬底602的另一衬底，衬底702。衬底702是处理晶片，该处理晶片接收来自于供体晶片(衬底602)的转移层。衬底702最终成为用于SOI衬底的衬底。在一个实施例中，衬底702是单晶硅。衬底702可被掺杂成为任何传导型(n型或p型)和任何所需的传导水平。在一个示例性实施例中，衬底702是掺杂密度为1015-1019原子/cm3的p型衬底。
在一个示例性实施例中，衬底702还包括生长于其上的氧化膜704。在一个示例性实施例中，氧化膜704的厚度为400-1500。可采用用于沉积图6B所示的氧化膜608的相同方法沉积氧化膜704。
在一个示例性实施例中，衬底602和衬底702中仅有一个具有生长于其上的氧化膜。因此，仅在衬底602上生长氧化膜608，或仅在衬底702上生长氧化膜704。
然后，如图8所示，将离子注入后的衬底602和衬底702结合到一起。在一个实施例中，将离子注入后的衬底602和衬底702置入结合/剥离腔506中。在结合/剥离腔506中，衬底602结合到衬底702上，原因是衬底602的氧化膜608结合到形成氧化膜706的衬底702的氧化膜704上。对于在衬底602和衬底702中仅有一个具有生长于其上的氧化膜的实施例中，当衬底602结合到衬底702上时，氧化膜被夹在衬底602和衬底702之间。
在一个示例性实施例中，采用低温等离子体活化结合法使衬底702和衬底602相结合。通过采用等离子体活化结合界面，可在低的处理温度(例如室温)下达到较高的结合强度。在这一实施例中，将衬底702和衬底602暴露到低温等离子体中，从而生成等离子体活化的结合表面。应该理解，可采用其它合适的结合技术使处理晶片结合到供体晶片上。
在一个示例性实施例中，将衬底702和衬底602压在一起以确保衬底的两个界面结合在一起。结合界面的等离子体活化有助于为随后的室温剥离过程提供足够的强结合力。
然后，如图9所示，在位错610处，使衬底602的部分659从衬底602的部分612分离或剥离开来。在一个示例性实施例中，采用室温可控剥离法(RT/CCP)在不加热的情况下在注入位错656处分离结合对。RT/CCP法引起在晶片上的一点开始分离，并采用机械剥离方法使分离扩展跨越整个晶片。在另一个示例性实施例中，如图6E所示，使氮气(N2)流集中于位错的边缘而导致分离。
在结合和剥离过程之后，生成了SOI衬底。该SOI衬底包括硅衬底702和埋在硅层612下面的氧化物层706。在一个实施例中，硅层612仅包括外延硅膜604。在另一个实施例中，硅层612包括外延硅层604和从衬底602转移的单晶硅的一部分。对于衬底602不具有沉积于其上的外延硅膜604的实施例，硅层612仅包括从衬底602上转移的一部分单晶硅。
在一个示例性实施例中，硅层612由于剥离过程而具有粗糙的表面。进一步处理硅层612，使硅层612的表面变薄和变光滑，如图10所示。处理硅层612的示例性方法包括氢退火工艺、包括氢气的盐酸蚀刻工艺，以及气体簇离子束蚀刻工艺。此外，包括氢气的盐酸蚀刻工艺也可包括硅源气体(例如硅烷或乙硅烷等)以进一步使硅层612的表面变光滑。在一个实施例中，将衬底702置入退火腔509中以处理硅层612的表面。在另一个实施例中，将衬底702置入硅膜沉积腔510中而通过盐酸蚀刻工艺处理硅层612的表面。在一个实施例中，硅层612在处理之后仅包括外延硅膜604，并且在该处理过程期间转移到衬底702上的衬底602的任何部分可以被除去。
在一个示例性实施例中，在硅层612上形成封装氧化物层614，如图11所示。在一个实施例中，将衬底702置入装载锁定装置512中。切断装载锁定装置512与连接到组合装置500上的其它腔例如硅沉积腔510之间的联系。氧源气体562将氧气引入臭氧发生器560中。臭氧发生器560产生臭氧气体。然后臭氧气体通过臭氧供气阀564和臭氧供应管道565而供入装载锁定腔552中。一旦装载锁定腔552被臭氧浸泡，则关断臭氧供气阀564。然后将硅层612暴露到臭氧气体中达到预定量的时间，例如1到15分钟，从而形成封装膜614。
在另一个实施例中，采用氢气终止法在硅层612上形成封装层614。将衬底702置入沉积腔510中。使氢气流入沉积腔510中，但切断其它处理气体。将处理腔510的温度保持或升高到600℃-1200℃，一小段时间(例如1-5秒)。然后，冷却沉积腔510，同时氢气流继续另一小段时间(例如1-5秒)。
上述用于形成封装层604的氢气终止法可包括硅源气体例如硅烷(SiH4)或乙硅烷(Si2H6)。在采用硅源气体形成封装层604的过程中，使氢气和硅源气体流入沉积腔510中。保持沉积腔510的温度，例如处于室温和500℃之间，使硅源气体部分离解和处于不稳定状态。氢气和硅源气体流在此温度下继续一小段时间(例如10-15秒)。然后，冷却沉积腔510，同时氢气和硅源气体流继续另一小段时间(例如1-5秒)。
当需要硅膜612特别薄时，在受控环境下，例如在前述的受控环境下形成的封装膜是有利的。当在受控环境下形成封装膜604时，封装膜604是均匀的。除去这类均匀的封装膜604将不会多消耗(如果存在)极薄的硅膜612。因此保持了外延硅膜604的均匀性。
现在，图11所示的SOI衬底易于使半导体装置形成于其中和其上。
尽管以上的示例性实施例集中于在一片衬底上形成膜叠层，但本发明这些示例性的实施例可用于在组合装置500中的多片衬底上形成多个膜叠层。例如，当氧化膜沉积在硅膜沉积腔510中的第一衬底上时，可将第二衬底置入另外的腔中进行另外的处理。
已经对形成高质量氧化膜的方法和装置进行了描述。也对将氧化膜并入到形成的膜叠层(例如SOI衬底)中的方法和装置进行了描述。
权利要求
1.一种形成氧化膜的方法，其包括提供第一衬底；采用包括硅源气体、氧气和氢气的处理气体混合物，于800℃-1300℃的处理温度下在所述第一衬底上沉积氧化膜，其中在所述沉积期间，所述处理气体混合物包括6％以下的氧气、硅气体和主要的氢气。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述处理气体混合物包括含量足以沉积所述氧化膜的所述硅气体。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述处理气体混合物中的硅气体的含量范围为1-10％。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述处理气体混合物中的硅气体的含量为6％以下。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述沉积还采用50Torr-760Torr的处理压力。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述硅源气体选自于由硅烷、乙硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、四氯硅烷和六氯乙硅烷构成的组中。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述处理气体混合物进一步包括氢氯化物源气体。
8.根据权利要求1所述的方法，其中当所述硅源气体为硅烷气体或乙硅烷气体之一时，所述处理气体混合物包括氢氯化物(HCl)气体。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述沉积在单晶片沉积腔内进行。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括采用氢气终止法在所述膜叠层的所述硅膜上沉积封装膜，从而保护所述硅膜。
11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括采用氢气终止法在所述膜叠层的所述硅膜上沉积封装膜，从而保护所述硅膜，其中仅采用所述氢气和包括硅烷和乙硅烷两者之一的所述硅源气体。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述单晶片沉积腔进一步连接到组合装置上，所述组合装置包括至少一个装载锁定装置以储存所述衬底。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括在所述氧化膜的顶部上沉积硅膜以形成膜叠层。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括将臭氧气体引入到装载锁定腔中而在所述膜叠层上沉积封装层，以保护所述装载锁定装置中的所述硅膜，其中所述装载锁定装置和所述单晶片沉积腔之间的联系被切断。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底是单晶硅。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧气在与所述硅源气体和氢气源气体混合形成所述处理气体混合物之前先用惰性气体稀释。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述氧气被氦气稀释，而其中所述氧气在氦气中的浓度为25％以下。
18.一种衬底处理系统，其包括单晶片沉积腔，其具有在沉积过程中支撑衬底的基座；控制器，其用于控制所述的单晶片沉积腔；与所述控制器连接的机器可读介质，所述机器可读介质具有存储一系列指令的存储器，所述一系列指令用于控制所述沉积过程的操作；且其中所述一系列指令进一步对所述衬底表面上氧化膜的沉积进行控制，该沉积采用了800℃-1300℃的处理温度、20Torr-760Torr的处理压力以及包括硅源气体、氧气和氢气的处理气体混合物，其中所述一系列指令进一步控制所述处理气体混合物，使其在所述沉积过程期间包括6％以下的氧气、硅气体和主要的氢气。
19.根据权利要求18所述的衬底处理系统，进一步包括装载锁定装置，其用于在将所述衬底置入所述单晶片沉积腔内进行所述沉积过程之前储存所述衬底；以及用于在所述沉积过程之后储存所述衬底，在所述沉积过程中所述一系列指令对所述装载锁定装置的操作进行控制。
20.根据权利要求19所述的衬底处理系统，其中所述一系列指令进一步控制在所述氧化膜的顶部上沉积硅膜而形成硅叠层。
21.根据权利要求19所述的衬底处理系统，其中所述一系列指令进一步控制将所述衬底置入所述装载锁定装置中，将臭氧气体引入到装载锁定腔中，以在所述硅膜上沉积封装膜。
22.根据权利要求18所述的衬底处理系统，其中所述一系列指令进一步控制所述处理气体混合物，使其包括含量足以沉积所述氧化膜的所述硅气体。
23.根据权利要求18所述的衬底处理系统，其中所述一系列指令进一步控制所述硅气体在所述处理气体混合物中的浓度范围为1-10％。
24.根据权利要求18所述的衬底处理系统，其中所述一系列指令进一步控制所述硅气体在所述处理气体混合物中的浓度范围为6％以下。
25.根据权利要求18所述的衬底处理系统，其中所述一系列指令进一步控制采用氢气终止法在所述膜叠层的硅膜上沉积封装层而保护所述硅膜。
26.根据权利要求18所述的衬底处理系统，其中所述一系列指令进一步控制采用氢气终止法在所述膜叠层的硅膜上沉积封装层而保护所述硅膜，其中仅采用所述氢气和包括硅烷和乙硅烷两者之一的所述硅源气体。
27.一种形成膜叠层的方法，其包括提供第一衬底；采用包括硅源气体、氧气和氢气的处理气体混合物，于800℃-1300℃的处理温度下在所述第一衬底上沉积第一氧化膜，其中在所述沉积期间，所述处理气体混合物包括6％以下的氧气、硅气体，以及主要的氢气；在所述第一衬底内形成预定深度的位错，所述预定深度决定了要从所述第一衬底中移出的数量；提供第二衬底；将所述第一衬底结合到所述第二衬底上，其中所述第一氧化膜夹在所述第一衬底和所述第二衬底之间；在所述位错处从所述第二衬底上剥离出所述第一衬底，以形成膜叠层，该膜叠层包括所述第二衬底、所述第一氧化膜和从所述第一衬底上移出的所述数量部分。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述膜叠层在组合装置中形成，所述组合装置包括用于形成所述氧化膜的单晶片沉积腔、用于形成所述位错的注入腔、用于将所述第一衬底结合到所述第二衬底上以及在所述位错处将所述第一衬底从所述第二衬底上剥离开的结合/剥离腔。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述组合装置进一步包括至少一个装载锁定装置，其用于储存所述第一衬底和所述第二衬底。
30.根据权利要求29所述的方法，进一步包括将臭氧气体引入到装载锁定腔中而在所述膜叠层上沉积封装膜，所述封装膜用于保护所述膜叠层。
31.根据权利要求27所述的方法，其中所述第一氧化膜的沉积在20Torr-760Torr的压力下进行。
32.根据权利要求27所述的方法，进一步包括将选自于由氢气、氩气和氦气构成的组中的惰性气体的原子注入到所述第一衬底中以形成所述位错。
33.根据权利要求27所述的方法，进一步包括在所述第一衬底和所述第二衬底相结合之前，先在所述第二衬底上沉积第二氧化膜，其中所述第一衬底和所述第二衬底的所述结合将所述第一氧化膜结合到所述第二氧化膜上。
34.根据权利要求33所述的方法，其中所述第二氧化膜的沉积是采用所述处理气体混合物和所述处理温度进行的，且其中所述处理气体混合物在所述第二氧化膜的沉积期间包括6％以下的氧气、硅气体和主要的氢气。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述处理气体混合物包括含量足以沉积所述第二氧化膜的所述硅气体。
36.根据权利要求34所述的方法，其中所述硅气体在所述处理气体混合物中的含量范围为1-10％。
37.根据权利要求34所述的方法，其中所述硅气体在所述处理气体混合物中的含量为6％以下。
38.根据权利要求27所述的方法，其中所述第一衬底和所述第二衬底由单晶硅制成。
39.根据权利要求27所述的方法，其中所述膜叠层是绝缘体硅(SOI)衬底。
40.根据权利要求27所述的方法，进一步包括在沉积所述第一氧化膜之前，先在所述第一衬底上形成外延硅膜，其中所述膜叠层包括所述第二衬底、所述第一氧化膜和所述外延硅膜。
41.根据权利要求27所述的方法，其中所述处理气体混合物包括含量足以沉积所述第一氧化膜的所述硅气体。
42.根据权利要求27所述的方法，其中所述硅气体在所述处理气体混合物中的含量范围为1-10％。
43.根据权利要求27所述的方法，其中所述硅气体在所述处理气体混合物中的含量为6％以下。
44.根据权利要求27所述的方法，进一步包括采用氢气终止法在所述膜叠层的所述硅膜上沉积封装膜，从而保护所述硅膜。
45.根据权利要求27所述的方法，进一步包括采用氢气终止法在所述膜叠层的所述硅膜上沉积封装膜，从而保护所述硅膜，其中仅采用所述氢气和包括硅烷和乙硅烷两者之一的所述硅源气体。
46.一种衬底处理系统，其包括单晶片沉积腔，其具有在沉积过程中支撑第一衬底的基座；控制器，其用于控制所述单晶片沉积腔；连接到所述控制器的机器可读介质，所述机器可读介质具有存储一系列指令的存储器，所述一系列指令用于控制所述沉积过程的操作；且其中所述一系列指令进一步对所述第一衬底表面上第一氧化膜的第一沉积进行控制，该沉积采用了包括硅源气体、氧气和氢气的处理气体混合物和800℃-1300℃的处理温度，其中在所述沉积过程期间，所述处理气体混合物包括6％以下的氧气、硅气体和主要的氢气；控制在所述第一衬底内形成预定深度的位错，所述预定深度决定从所述第一衬底移出的数量；控制所述第一衬底与所述第二衬底的结合，其中所述第一氧化膜夹在所述第一衬底和所述第二衬底之间；以及控制在所述位错处将所述第一衬底从所述第二衬底剥离开，从而形成包括所述第二衬底、所述第一氧化物层和从所述第一衬底移出的所述数量部分的膜叠层。
47.根据权利要求46所述的衬底处理系统，进一步包括用于形成所述位错的注入腔，以及将所述第一衬底结合到所述第二衬底并在所述位错处将所述第一衬底从所述第二衬底剥离开的结合/剥离腔。
48.根据权利要求47所述的衬底处理系统，进一步包括至少一个装载锁定装置以储存所述第一衬底和所述第二衬底。
49.根据权利要求48所述的衬底处理系统，其中所述一系列指令进一步控制在所述膜叠层上封装膜的第二沉积，以及进入所述装载锁定装置以形成所述封装膜的臭氧气体的引入。
50.根据权利要求46所述的衬底处理系统，其中所述一系列指令进一步控制所述处理气体混合物，以使其包括含量足以沉积所述氧化膜的所述硅气体。
51.根据权利要求46所述的衬底处理系统，其中所述一系列指令进一步控制所述硅气体在所述处理气体混合物中的含量范围为1-10％。
52.根据权利要求46所述的衬底处理系统，其中所述一系列指令进一步控制所述硅气体在所述处理气体混合物中的含量为6％以下。
53.根据权利要求46所述的衬底处理系统，其中所述一系列指令进一步控制采用氢气终止法在所述膜叠层的所述硅膜上沉积封装膜，从而保护所述硅膜。
54.根据权利要求46所述的衬底处理系统，其中所述一系列指令进一步控制采用氢气终止法在所述膜叠层的所述硅膜上沉积封装膜，从而保护所述硅膜，其中仅采用所述氢气和包括硅烷和乙硅烷两者之一的所述硅源气体。
全文摘要
本发明提供了沉积氧化膜的装置和方法。该方法包括采用含有硅源气体、氧气和氢气的处理气体混合物，在800－1300℃的处理温度下在衬底上沉积氧化膜。在氧化膜沉积期间，处理气体混合物中含有6％以下的氧气、硅气体和主要的氢气。
文档编号C23C16/44GK1705768SQ200380101492
公开日2005年12月7日 申请日期2003年10月8日 优先权日2002年10月17日
发明者R·N·安德森, P·B·科米塔, A·瓦尔德豪尔, N·B·赖利 申请人:应用材料有限公司