专利名称：一种制作矽氧层的方法
技术领域：
本发明提供一种于一半导体晶片上制作一矽氧层的方法，用来减少氯化氢(HCl)之生成，以避免进行高温氧化(HTO)制程之机台受到酸气侵蚀。
目前较常用来于半导体晶片表面上形成二氧化矽薄膜的方法主要有三种(1)化学气相沉积法，(2)高温氧化法(high temperature oxidation，HTO)，以及(3)旋转涂布法。其中又以高温氧化法所生成之二氧化矽薄膜的电性以及物性最佳。而习知的热氧化法依反应炉以及升温模式的不同又可区分为快速热氧化法(rapid thermal oxidation，RTO)以及炉管氧化法(furnace oxidation)，此处系针对炉管氧化法进行讨论。业界习知以炉管氧化法生成二氧化矽薄膜之技术，系使用反应摩尔(mole)数比约为1∶2，流速比小于1∶2之二氯矽烷(dichlorosilane，DCS，SiH2Cl2)以及氧化亚氮(nitrous oxide，N2O)作为反应气体，在定温定压定体积的条件下，进行一HTO制程，其主反应式如下(1)
在实际操作中，二氯矽烷以及氧化亚氮的流速，通常分别设定为165标准立方公分/分钟(standard cubic centimeter per minute，sccm)以及300sccm，并使用氮气平衡炉管内的压力，使之为0.45托耳(Torr)。
然而，当二氯矽烷受热时，亦将产生一副反应，生成氯化氢(HCl)，其反应式如下(2)由于在定温定压下，气体摩尔数与体积呈正比，因此习知技术在主、副反应所产生之副产物氯化氢的总量为315sccm。
此外，由于在主、副反应中皆会生成的氯化氢具有高腐蚀性，易造成对HTO制程之机台的锈蚀与伤害；且随着产品日益精密复杂，对于二氧化矽薄膜之均匀度及沉积速度的要求亦日趋严格，因此，如何于增进二氧化矽薄膜之均匀度及沉积速度的同时，降低氯化氢的生成量，实为一刻不容缓的重要议题。
一种制作矽氧层的方法，系于一半导体晶片上使用反应摩尔(mole)数比约为1∶2，流速比大于2∶1之二氯矽烷(dichlorosilane，DCS，SiH2Cl2)以及氧化亚氮(nitrous oxide，N2O)作为反应气体，进行一高温氧化(hightemperature oxidation，HTO)制程，以于该半导体晶片表面形成该由二氧化矽(silicon dioxide)构成之矽氧层。
由于本发明之制作方法可以先以物理方式在该半导体晶片表面形成一富含二氯矽烷的表面(DCS-rich surface)，因此之后氧化亚氮再与布满该表面上的二氯矽烷分子反应以形成之二氧化矽，便可轻易附着于该半导体晶片表面，因而可在减少氯化氢生成量的同时，增加二氧化矽的沉积速率与均匀度，进而减缓进行该HTO制程之机台受到酸气侵蚀，并同时提升产品品质。
此外，由于在本发明制作方法中二氯矽烷有较高之浓度，故可先以物理方式吸附在该半导体晶片表面，形成一富含二氯矽烷的表面(DCS-richsurface)。之后氧化亚氮再与布满该富含二氯矽烷的表面上之二氯矽烷分子反应以形成二氧化矽，而同时形成之副产物氯化氢以及氮气，则再由扩散方式离开该半导体晶片表面。
相对而言，在习知技术中氧化亚氮有较高之浓度，所以会先以物理方式吸附在该半导体晶片表面，形成一富含氧化亚氮的表面(N2O-richsurface)。之后二氯矽烷再与布满该富含氧化亚氮的表面上之氧化亚氮分子反应以形成二氧化矽时，由于分子碰撞角度不佳，造成所生成之二氧化矽不易附着于该半导体晶片表面，而遭到抽气装置抽离。因此虽然在本发明制作方法中，二氯矽烷与氧化亚氮之每分钟进料量低于习知技术中之进料量，但本发明制作方法中二氧化矽之沉积速率与均匀度反而将较优于习知技术，更能够符合产品要求。
以上所述仅本发明之较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明专利之涵盖范围。
权利要求
1.一种于一半导体晶片上制作一矽氧层的方法，该方法包含有下列步骤使用二氯矽烷(dichlorosilane，SiH2Cl2)以及氧化亚氮(nitrousoxide，N2O)作为反应气体，进行一高温氧化(high temperature oxidation，HTO)制程，以于该半导体晶片表面形成该矽氧层；其中该二氯矽烷以及该氧化亚氮之气体流速比大于2∶1。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述二氯矽烷以及氧化亚氮之反应摩尔(mole)数比约为1∶2。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述矽氧层系由二氧化矽(silicon dioxide)构成。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法系用来减少氯化氢(hydrochloric acid，HCl)之生成，以避免进行该HTO制程之机台受到酸气侵蚀。
5.一种增加一半导体晶片上之一矽氧层沉积速率与均匀度的方法，该方法包含有下列步骤使用二氯矽烷(SiH2Cl2)以及氧化亚氮(N2O)作为反应气体，以于该半导体晶片表面形成该矽氧层；其中该二氯矽烷以及该氧化亚氮之反应摩尔(mole)数比约为1∶2，而其气体流速比大于2∶1。
6.如专利要求5所述的方法，其特征在于所述矽氧层系利用一高温氧化(HTO)制程形成。
7.如专利要求5所述的方法，其特征在于所述方法系用来减少氯化氢(HCl)之生成，以避免进行该HTO制程之机台受到酸气侵蚀。
8.如专利要求5所述的方法，其特征在于所述矽氧层系由二氧化矽构成。
全文摘要
本发明系提供一种于一半导体晶片上制作一矽氧层的方法，以增加该矽氧层之沉积速率与均匀度，并减少氯化氢(hydrochloric acid，HCl)之生成，以避免进行高温氧化(high temperature oxidation，HTO)制程之机台受到酸气侵蚀。本发明制作方法是使用反应摩尔(mole)数比约为1∶2，流速比大于2∶1之二氯矽烷(dichlorosilane，DCS，SiH
文档编号H01L21/285GK1396637SQ0212471
公开日2003年2月12日 申请日期2002年6月21日 优先权日2001年6月21日
发明者黄正杰, 刘泽炜, 余堂 申请人:联华电子股份有限公司